相対運動の生起
【課題】物体に相対運動を与えるための改善された技法を得ること。
【解決手段】不均一な相対運動を有する物体から符号化された変換結果を得るのにセンサ１２を使用することができる。例えば、センサに関連した変換領域内で相対運動を有する物体から変換結果を得ることができる。物体の速度および／または方向を変化させることにより、あるいは物体を搬送する流体の流れ、チャンネルの運動、支持構造物の運動、センサの運動、および／またはパターンの運動を制御することにより、相対運動を生起することができる。流体の実装形態は、形づくられたチャンネル壁部分および／または時変横変位を生起する変位要素を含むことができる。支持構造物の実装形態は、可動支持構造体またはセンサの、走査運動および回転運動をそれぞれ制御するスキャナデバイスおよび回転デバイスを含むことができる。
【解決手段】不均一な相対運動を有する物体から符号化された変換結果を得るのにセンサ１２を使用することができる。例えば、センサに関連した変換領域内で相対運動を有する物体から変換結果を得ることができる。物体の速度および／または方向を変化させることにより、あるいは物体を搬送する流体の流れ、チャンネルの運動、支持構造物の運動、センサの運動、および／またはパターンの運動を制御することにより、相対運動を生起することができる。流体の実装形態は、形づくられたチャンネル壁部分および／または時変横変位を生起する変位要素を含むことができる。支持構造物の実装形態は、可動支持構造体またはセンサの、走査運動および回転運動をそれぞれ制御するスキャナデバイスおよび回転デバイスを含むことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば相対運動に起因する時変波形を示す変換結果をもたらすセンサまたは変換要素に関連した変換領域内で、物体に相対運動を与えることに関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許出願公開第２００８／０１８１８２７号は、空間的に変調された励起／発光を用いる技法および粒子と励起／発光パターンの間の相対運動を説明している。例えば、粒子の流れに対して垂直なミクロン以下の周期性を有する励起光の干渉パターンを用いることができ、その他のタイプの空間的変調には、空間的に変調されたマスクまたはマイクロレンズもしくはマイクロミラーアレイ、電界または磁界、音場、蛍光消光を生成する分子被覆、およびマイクロキャビティが含まれる。粒子がパターンに沿って移動するとき、粒子の速度およびストライプパターンの周期性に従って発光が変調され、用いられ得る信号の例には、周期的信号、チャープ状の信号、およびランダム信号が含まれる。２つのストライプにわたって発光を記録する単一の検出器を使用することができる。粒子が励起パターンを通って移動している間の粒子の「明滅」を取り込むための高速検出器読出しを用いて、信号を記録することができる。より一般的には、粒子に時間変調された信号を生成させる環境をチャンネルに沿って設けることができ、この信号は、光学配列または電極配列などによって検出され、かつ評価される。システムは、粒子と空間的に変調された励起領域の間の相対運動をもたらすための手段も含むことができ、相対運動は、粒子または検出器／光学要素が例えばチャンネルに沿って移動することにより、あるいは両者の運動によって、生成されてよい。例えば、粒子は流体中を運搬されてよく、バイオチップ上にあり得て、あるいは流体中に浮遊し得て実質的に垂直方向に移動する変調パターンを有するスキャナのベッド上のスライド上に収容される。信号の評価は、米国特許出願公開第２００８／０１８３４１８号に説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０１８１８２７号
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／０１８３４１８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
物体に相対運動を与えるための改善された技法を得ることは有利であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、例えば、変換領域内の物体の不均一な相対運動を生起するシステム、方法、および装置を提供する。
【０００６】
動作中、センサに関連した変換領域内の物体から変換結果を得るセンサと、
動作中、物体のサブセットの各々にそれぞれの相対運動を生起する相対運動要素とを備えるシステムであって、サブセット中の各物体が変換領域内でそれぞれの相対運動を有し、相対運動要素が、少なくとも１つの物体の変換領域内の相対運動を不均一にし、変換領域内の不均一な相対運動が、
周期的に変化する相対運動と、
ランダムに変化する相対運動と、
チャープ状に変化する相対運動と、
変換領域内の少なくとも１つの変調サイクルを完成する変調された相対運動とのうち少なくとも１つを含むシステム。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】システムを示す図である。
【図２】運動を制御する機構を示す図である。
【図３】変位制御機構を示す図である。
【図４】エンコーダ／センサを示す図である。
【図５】システムを示す図である。
【図６】不均一な相対運動のルーチンを示す図である。
【図７】アナライザを示す図である。
【図８】流体要素およびグラフを示す図である。
【図９】別の流体要素およびグラフを示す図である。
【図１０】別の流体要素およびグラフを示す図である。
【図１１】流体要素およびグラフを示す図である。
【図１２】スキャナデバイスを含むシステムを示す図である。
【図１３】回転デバイスを含むシステムを示す図である。
【図１４】回転デバイスを含むシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
変換が実行されるシステムでは、物体は、システムの領域または要素または特性に関連して移動するか、あるいは、物体が、領域、要素または特性に対して時間にわたって一連の位置を有するなら、物体は「相対運動を有する」。
【０００９】
実装形態は、物体から変換結果を得るためにセンサを操作する際の問題に対処するものであり、例えば、実装形態で、物体とセンサ間の相対運動の変換が時変の変換結果を得る。従来の技法は、「一様な相対運動」、すなわち、例えば直線またはほぼ定曲率を有するラインにおける、ほぼ一定の速度およびほぼ一定の方向を有する相対運動を利用する。一様なスキャン運動および一様な回転運動は一様な相対運動であり、「スキャン運動」は、実質的に直線に沿った相対運動を指し、「回転運動」は、実質的に定曲率のライン沿った相対運動を指す。
【００１０】
一様な相対運動を有する変換は均一性の要件による制約があり、物体が一様な環境内で一様な相対運動を有するなら、変換結果には時間変化がないので、もたらされる情報は限定されたものとなる。
【００１１】
情報を増すために、変換結果の空間的変調は「パターン化環境」（すなわちパターンを有する環境があって、その環境内で物体が相対運動を有する）を用いることができ、パターン化環境は、励起、マスキングまたは放射光のフィルタリング、インピーダンスベースの変換、物体からの放射光の光変換などに起因し得る。例示的タイプには、ランダムパターン、周期的パターン、およびチャープパターンが含まれ、パターン化環境に関して、「ランダム」は全長にわたる非周期的パターンを指し、「周期的」シーケンスは、シーケンスの長さにわたって２回以上繰り返す少なくとも１つのパターンを有し、「チャープ」シーケンスは、直線的に変化する時間スケーリングを有して、ランダムではあるが周期的であり得る（すなわち周波数または波長が直線的に変化する一連の期間である）。
【００１２】
パターン化環境は、所望の結果を得るのにかなりの複雑さが必要なことがある。パターン化環境は、作るのが困難かまたは高くつくことがある。
【００１３】
一様な相対運動の技法には融通性およびロバスト性がない。
【００１４】
これらの制限に対処して、実装形態は、物体に変換領域内で不均一な相対運動を与える。「不均一な相対運動」は、センサまたは変換要素と変換領域内の物体の間の相対運動であり、「一様な相対運動」から十分にはずれて、速度および／または方向における測定可能な変化すなわち「速度／方向変化」を含む。不均一な相対運動は、直線またはほぼ定曲率のラインであるほぼ一定の速度から、方向において、測定可能な程度にはずれる。物体とセンサが互いに対して移動していなければ、ただ単に物体と変換領域内のパターン化環境の間の相対運動だけでは、不均一な相対運動の例とならないはずである。
【００１５】
実装形態は、様々な種類の速度／方向変化を伴う不均一な相対運動を生起し、一様な相対運動の制限を克服して新規の変換技法を提供する。
【００１６】
変換領域内での物体の相対運動に速度／方向変化をもたらす機構は、時として「運動が変化する機構」である。
【００１７】
速度／方向変化のタイプには、周期的に変化する相対運動、ランダムに変化する相対運動、および／またはチャープ状に変化する相対運動が含まれる。変換結果は、速度／方向変化に起因する情報のみを含むか、あるいは速度／方向変化とパターン化環境からの情報の両方を含むことができる。変換結果が周期的であれば、不均一な相対運動は「周期的な変化」であり、すなわち２回以上繰り返す少なくとも１つのパターンを含み、周期的な変化でなければ「ランダムな変化」であり、また、ランダムに変化していても直線的時間スケーリングで周期的な変換結果を得ることができるならば「チャープ状の変化」である。
【００１８】
チャンネル壁は、不均一な相対運動を生起する形状を有する内側面を有することができ、ほぼ１．０ｍｍと０．１μｍの間の断面寸法を有する「マイクロ流体チャンネル」は、非常に低いレイノルズ数を有し、その結果、流れは、チャンネル壁形状からの方向および／または速度における変化にもかかわらず、乱流がなく、チャンネル壁と平行な方向で層流のままである。
【００１９】
変調された相対運動は、「搬送要素」（例えばスキャン運動または回転運動などの一様な相対運動）と称される他の相対運動と組み合わされた変調サイクルを含む、一種の不均一な相対運動である。「変調サイクル」は、例えば、２つの最大値の間、２つの最小値の間、または同じ位相の２つの非極値の間の、波状の速度／方向変化の単一の周期状部分を指す。周波数、波長、および／または振幅は、単一の変調サイクル中に、または異なる変調サイクルの間に変化し得る。
【００２０】
いくつかの実装形態では、相対運動要素は、運動デバイス、流体デバイス、スキャナデバイス、および／または制御信号に応答して時変変位をもたらすことができる回転デバイスを含む。スキャナデバイスは、物体を支持する支持構造物とエンコーダ／センサの間の走査方向における相対運動をもたらすことができ、物体のトリガ信号に応答して、走査方向、エンコーダ／センサと物体の間の距離が不変の第１の横方向、およびエンコーダ／センサと物体間の距離が変化する第２の横方向を含む３つの方向うち１つ以上の時変変位をもたらすことができる。回転デバイスは、物体を支持する支持構造物とエンコーダ／センサの間の回転方向における相対運動をもたらすことができ、物体のトリガ信号に応答して、回転方向、エンコーダ／センサと回転軸の間の距離が変化する半径方向、およびエンコーダ／センサと物体間の距離が変化する横方向を含む３つの方向うち１つ以上の時変変位をもたらすことができる。
【００２１】
実装形態は、例えばパターン化環境を用いて、一様な相対運動の制限を緩和するものであり、相対運動要素を用いた一様な励起およびフィルタリングを利用することができ、パターン化された励起および／またはフィルタリングを与える要素を製作または取得することの困難さを回避するか、あるいは新規のタイプの符号化／変換を提供することができる。
【００２２】
制御動作を実行する回路は「制御回路」であり、処理動作を実行する回路は「処理回路」である。
【００２３】
図１は、センサ１２、変換領域１４、相対運動要素１６および回路要素１８を含むシステム１０を示す。
【００２４】
「励起要素」は、励起をもたらす部分または要素を指し、励起に応答して物体が光（例えば照射、電子ビームなど）を放射する。
【００２５】
「変位要素」は、変位（一般に変換領域内で相対運動する物体の変位）をもたらす部分または要素を指し、相対運動における変位は「相対変位」である。システムは、相対運動要素および変位要素の両方を含むかまたはその両方として動作することができるデバイスを含んでよく、相対運動要素は、相対変位のタイプをもたらす変位要素を含んでよい。流体デバイスは、チャンネル内の長手方向の相対運動をもたらす相対運動要素であり得て、運動デバイスは、変換領域に沿って長手方向と平行でない横方向などにチャンネル壁を移動させる変位要素であり得る。スキャナまたは回転デバイスは、走査方向または回転方向における相対運動をもたらす相対運動要素であり得て、変換領域内の相対運動中に相対変位をもたらす変位要素でもあり得る。
【００２６】
「光フィルタ」または「フィルタ要素」、「フィルタ」、または「マスク」は、基準に従って光を伝送する光透過性の部分または要素を指す。「帯域通過フィルタ」は、光子エネルギーの何らか用途の範囲にわたって、「帯域」と称されることがあるサブレンジ内の光を優先的に伝送するものであり、したがって、帯域またはサブレンジを規定することにより帯域通過フィルタのタイプを規定することができる。「遮断フィルタ」は、適用される範囲内のいかなる光も伝送しないが、「透過フィルタ」は、用途の範囲内の光をすべて伝送する。本明細書では、「変換要素」は、センサまたはセンサおよび関連の回路を含む要素を指す。変換パターンのカテゴリには、例えば周期的パターン、チャープパターン、ランダムパターンなどが含まれる。
【００２７】
センサ１２は、変換領域１４内の物体２０に応答して物体２０から変換結果を取得し、回路要素１８に変換結果を供給する。
【００２８】
「領域」は、空間の点または位置の接続された組を指す。変換領域１４は要素またはデバイスに「関連して」いるが、このことは、変換領域１４が要素またはデバイスとほぼ一定の空間的関係を有することを意味しており、すなわち、所与の用途向けに適正水準の精度に情報を変換することができるように、その領域内で物体がセンサ１２と相互作用することができる。
【００２９】
センサ１２は、物体２０と相互作用し得る。例えばフローサイトメトリ、バイオチップ読出し、点または他の物体をもつ支持構造物の走査、あるいは検体検出において、例えば、光は、放射、散乱または透過などによって物体２０から放射し、センサ１２内の光センサによって受け取られ得るか、あるいは、物体２０は、センサ１２の中のインピーダンスベースの変換要素と電気的または磁気的に相互作用し得る。
【００３０】
「物体」は、センサが情報を得ることができるあらゆるものを含む。
【００３１】
センサは、物体からの信号を受け取り、かつ変換することができ（物体からの放射光を、例えば放射、弾性散乱もしくは非弾性散乱、または透過によって）、あるいは、センサは、例えば物体と電極配置またはホール効果センサ配置の間の相互作用からもたらされるインピーダンスベースのセンサであり得る。
【００３２】
例えば小滴、小量の液体、単一分子、凝集分子、分子クラスタ、細胞、ウィルス、バクテリア、長いポリマー、亜分子複合体、微粒子、ナノ粒子、特定の化学物質あるいは他の検体を結合し搬送するビードまたは他の小粒子、乳剤、スライドなど支持構造物上の物体または配列内の物体、および表面の識別可能な領域（例えば有色の点）。
【００３３】
「時変波形」は、時間の次元にわたって変化する。「変換された時変波形」は、時間にわたって得られた変換結果によって示される。変換領域内での物体の相対運動は、任意の、適切な、物体の運動ならびに／あるいはセンサ、センサの一部分もしくは要素、あるいは励起のパターン、フィルタリングのパターン、または変換もしくは別の環境のパターン、あるいは特性など、パターンまたは他の特性の、その変換領域内の運動またはその変換領域に関連した運動に起因し得る。
【００３４】
図１で、相対運動要素１６は物体２０の運動を生起し、物体２０の相対運動は、矢印２２による領域１４内のセグメントを含む。領域１４内のセグメントは、任意の形状、速度、および／または方向を有し得る。
【００３５】
センサ１２は、矢印２４によって、物体２０から変換結果を取得し（例えば物体２０の相対運動に起因する情報を含む電気信号が要素１８に供給され）、信号は、不均一な相対運動に起因する情報を有する１つ以上の時変波形を示し得る。要素１８は、符号化された情報を含むデータを得るために、例えば時変波形を示すことにより変換結果を用い得て、プログラム式マイクロプロセッサまたは中央処理装置（ＣＰＵ）を含んでよく、矢印２６によって、さらなる操作、記憶または伝達向けのデータを供給する。
【００３６】
物体の変換領域内の相対運動に起因する情報を有する時変波形を示す符号化された変換結果またはデータは、矢印２６に隣接したラベルによる「運動に関連した」変換結果またはデータである。運動に関連した変換結果またはデータは、符号化された情報を示すデータを得る（すなわち「復号する」）のに用いることができる。
【００３７】
ボックス３０およびボックス３２内のグラフは、要素１６が、例えば要素１８からの矢印３４による１つの制御信号によって生起し得る不均一な相対運動を示す。要素１６は「運動を変化させる機構」として動作し、変換領域１４内の物体の相対運動の速度および／または方向を変化させる。
【００３８】
ボックス３０は、ランダムに変化する相対運動、周期的に変化する相対運動、およびチャープ状に変化する相対運動を示す。上のグラフは、周期的パターン（例えば励起または変換のパターン）を有する環境における速度／方向の変化を示す。下のグラフは、「速度／方向サイクル」に従う速度／方向の変化を示す。
【００３９】
上のグラフで、時間Ｔ１とＴ２の間では、変換結果が非周期的になるように速度／方向が変化し、すなわちランダムな相対運動である。時間Ｔ２とＴ３の間では、符号化された変換結果が周期的になるように、速度／方向は一定値を保持し、すなわち周期的に変化することのない一様な相対運動である。時間Ｔ３とＴ４の間では、符号化された変換結果が非周期的であるものの適切な線形の時間スケーリングで周期的になり得るように、速度／方向は直線的に増加し、すなわちチャープ状に変化する相対運動である。
【００４０】
ボックス３０内の下のグラフでは、変換結果も非周期的であるように、速度／方向の変化は、時間Ｔ１とＴ２の間のサイクルに従うが周期的に繰り返すパターンのサイクルを含まず、すなわちランダムに変化する相対運動である。時間Ｔ２とＴ３の間では、符号化された変換結果が周期的であるように、速度／方向は２つのほぼ同一のサイクルに従い、すなわち上のグラフの時間Ｔ２とＴ３の間の一様な相対運動ではなく、周期的に変化する相対運動である。時間Ｔ３とＴ４の間では、符号化された変換結果が非周期的であるものの適切な線形の時間スケーリングで周期的になり得るように、速度／方向は、周波数が増加して波長が減少するサイクルに従い、すなわちチャープ状に変化する相対運動である。
【００４１】
ボックス３２内のグラフは変調された相対運動を示す。水平軸は「搬送の速度／方向」で垂直軸と交差し、すなわち搬送要素として役立つ一様な相対運動である。グラフは時間Ｔ５とＴ６の間で２．５変調サイクルを含み、すなわち１つ以上の変調サイクルが変換領域１４内で完成される。周波数、波長、および／または振幅は、単一の変調サイクル中に、または異なる変調サイクルの間に変化し得る。少なくとも１つの変調サイクルが完成されるので、変換結果から、変調の周波数、波長、および／または振幅に関する情報を抽出することができる。
【００４２】
要素１６からボックス３０およびボックス３２への２つの矢印の間の「および／または」は、不均一な相対運動の例が互いに排他的ではないが、不均一な相対運動において同時に生起され得ることを意味する。ボックス３２内の変調サイクルは、ボックス３０内の下のグラフの相対運動タイプのうち任意のものとともに生起され得る。ボックス３０内の２つ以上のタイプの不均一な相対運動は、例えば様々なタイプの速度／方向変化で同時に生起されることにより重ね合わせられ得て、ボックス３０内の下のグラフのように、様々なタイプの周期的変化が様々な周波数帯で生起され得る。パターン化された環境と結合することも可能なはずである。
【００４３】
センサ１２は、例えば光センサまたはインピーダンスベースのセンサであり得る。符号化された変換結果は、当初はアナログまたはデジタルであり得るが、例えば後続の保存、伝達、および処理向けに光信号または他の電磁気信号に変換され得る。
【００４４】
図２は、要素１６が含み得る機構の例（例えば流体運動機構６０、チャンネル運動機構６２、支持体運動機構６４、センサ／パターン運動機構６６）を示す。各機構は、不均一な相対運動の生起に関与し得る。
【００４５】
機構６０および機構６２は、流体構造７０内にある。チャンネル壁７２は、構造７０内のチャンネルを結合する内側面を有する。
【００４６】
機構６０は、チャンネル内の変換領域１４内の物体を矢印７４によって例えば長手方向に搬送する流体（例えば液化ガス、エアロゾルなど）の流れを制御する。機構６０は、例えば、制御信号によってポンプを制御する回路を伴うポンプなどの流体推進デバイスを含み得て、流体の流れを制御する。
【００４７】
機構６２は、例えば双方向矢印７６によって長手方向と平行でない横方向に壁７２を移動する運動デバイスを用いて、壁７２によって境界づけられたチャンネルの運動を制御する。機構６２は、運動デバイスを制御する回路を含むことができ、チャンネルの運動を制御する。チャンネルが横方向に移動するとき、変換領域１４を通って搬送されている物体は、前記横方向の反対にさらなる相対運動を得る。
【００４８】
流体構造７０は、機構６４および機構６６を含むデバイス８２に接続された支持構造物８０上に支持されている。デバイス８２はセンサ１２に接続されている。
【００４９】
機構６４は、例えば運動デバイスおよび運動デバイスを制御する回路を用いて支持構造物８０の運動を制御し、ｘ軸およびｚ軸の８４による相対運動を生起する。要素１６は、支持構造物８０上で物体がより直接的に支持されるシステム内にあり得る。
【００５０】
機構６６は、例えば運動デバイスおよび運動デバイスを制御する回路を用いて、センサ１２、センサ１２内の部分もしくは要素、または変換領域１４内のパターンもしくは変換領域１４に関連したパターンの運動を制御する。ｘ軸およびｚ軸の８６によって、センサ１６および支持構造物８０の運動はともに相対運動をもたらすことができ、すなわち、センサ１２のｘ方向の運動は支持構造物８０のｘ方向の運動と等しく、それと同時にセンサ１２のｚ方向の運動は支持構造物８０のｚ方向の運動と等しい。
【００５１】
デバイス８２は、例えばスキャナデバイスまたは回転デバイスであり得て、変調サイクルを伴う搬送要素をもたらし得る。
【００５２】
図３で、物体２０の経路に沿った変位制御機構１００は、各々が経路のセグメントを囲む変位制御要素を含むが、経路は囲まれ得ない。
【００５３】
図３の変位制御要素は、「ｘまたはｔ」とラベルが付いた座標軸に沿っており、すなわち、例えば、物体２０の経路がｘ方向に沿って空間的に延び、かつ／または物体２０の変位が時間ｔにわたって生じる。ｘ方向はただ単に物体の経路を指すが、速度もしくはその他の変位のレートに関する情報またはトリガ検出もしくはトリガ信号からの情報によって、ｘ方向位置と時間ｔの間の近似マッピングが可能になり得る。
【００５４】
図３は、制御要素１０２から１０４を示し、要素１０２が「０」で要素１０４が「（Ｎ−１）」である。
【００５５】
制御要素１１０（「ｎ１」）は、経路のまわりに部分的にまたは完全に延びる形づくられた境界１１２を含み、その形状が物体２０の変位（例えば物体２０の速度またはその他の変位レート）に影響を及ぼすかまたはこの変位を制御する。
【００５６】
制御要素１２０（「ｎ２」）は運動デバイス１２２を含み、このデバイスは、その経路のセグメントにおける境界の双方向矢印１２４による横方向の運動を生起する。デバイス１２２は、ライン１２６を介して制御信号受け取ることができる。変位制御回路は、定常状態または時変のやり方のいずれかでデバイス１２２を操作することによって、トリガ検出回路に応答し得る。
【００５７】
機構１００がデバイス１２２を含むとすれば、それは変位回路（すなわち変位を生起することにより、制御信号を供給するかまたは制御信号に応答する回路）である。変位回路を含むことができる別のタイプのセンサには、「エンコーダ／センサ」、または「符号化／変換要素」、または「符号化／変換機構」がある。エンコーダ／センサは、符号化された変換結果をもたらす（すなわち、例えば相対運動からの変換結果の中の情報を符号化する）。「符号化／変換領域」は、変換領域と似ているがエンコーダ／センサと関連したものである。
【００５８】
図４で、破線の境界１５０は、物体が流体または他の相対運動デバイスによって生起された相対運動を有するチャンネルまたは領域を表す。物体２０は、矢印１５２による相対運動を有する識別可能な物体である。物体２０の経路は、エンコーダ／センサ１６０に関連した符号化／変換領域内のセグメントを含む。符号化／変換領域内の物体２０の相対運動中に、制御回路１６２からの制御信号は、放射光中の情報の符号化をもたらす。
【００５９】
制御回路１６２は、エンコーダ／センサ１６０および／または相対運動デバイスを動作させる制御信号をもたらし、その結果、エンコーダ／センサ１６０は、ボックス１６４によって、符号化／変換領域内の物体２０の相対運動に起因する情報を有する少なくとも１つの時変波形を示す符号化された変換結果をもたらす。
【００６０】
励起回路１７０は励起を供給することができ、変位回路１７２（および相対運動デバイス）は、符号化／変換領域内の物体２０の相対変位をもたらすことができ、フィルタ回路１７４は、例えば放射光に対してフィルタリングを実行することができ、また、センサ回路１７６は変換を実行することができる。センサ回路１７６は、光変換配列中の光変換要素１７８（例えば様々な寸法、様々な色または様々な輝度などの離散的光変換要素またはセルの組の長手方向シーケンス）を含むことができる。
【００６１】
励起回路１７０は矢印１８０による励起光を供給し、これに応答して、物体２０は矢印１８２による放射光をもたらし、放射光はフィルタ回路１７４に応答してフィルタリングされ、かつ光変換要素１７８によって変換される。光は、染料または他の付加された「タグ」の蛍光、あるいは生来の蛍光または自動蛍光、化学蛍光、バイオ蛍光、吸収、散乱、同時励起を除く他の現象、または照射以外の形式に起因し得る。
【００６２】
励起回路１７０は、符号化／変換領域内の励起パターンを供給し得る。フィルタ回路１７４は、符号化／変換領域から放射する光を受け取るフィルタリングパターンを供給し得て、また、センサ回路１７６が供給し得るパターンで符号化／変換領域内の物体との相互作用が生じる。そのような回路は、符号化／変換領域内の物体とパターンの間の相対運動（例えば不均一な相対運動）を生起することによって制御信号に応答する運動デバイスまたは他のデバイスも含み得る。
【００６３】
エンコーダ／センサ１６０は、示されたすべての回路を含むとは限らない。例えば、センサ回路１７６は、電極、ホール効果センサ、コイルまたは他の要素を有するインピーダンスベースの検出装置だけを含み得て、励起回路１７０、フィルタ回路１７４および変位回路１７２は省略されてよい。制御信号は、ライン１８４を通って流体または他の相対運動デバイスにもたらされ得て、その結果、相対運動は、情報を符号化するやり方で変化し得る。
【００６４】
センサ回路１７６は、ボックス１６４によって、符号化／変換領域内の物体２０の相対運動に起因する情報を有する１つ以上の時変波形を示す変換結果をもたらす。光変換要素１７８が長手方向シーケンスを含むなら、相対運動に起因する情報を有する時変波形を示す変換結果をもたらすために、シーケンスからの光変換結果が結合され得る。
【００６５】
図５は、バス２０４または他の回路によって諸要素に接続された中央処理装置（ＣＰＵ）２０２を有するシステム２００を示す。
【００６６】
システム２００は、外部入力／出力（Ｉ／Ｏ）要素２０６およびメモリ２０８を含み、どちらもバス２０４に接続されている。外部Ｉ／Ｏ２０６によって、システム２００の外部デバイスとの通信が可能になる。
【００６７】
ＩＣ−Ｉ／Ｏ２１０によって、ＩＣ（例えばＩＣ（０）２１２からＩＣ（Ｐ−１）２１４のＰ個の一連のＩＣ）との通信が可能になる。２１２から２１４のＩＣは、光センサ配列２１８を有するＩＣ（ｐ）２１６を含む。デバイスＩ／Ｏ２２０によって、例えばデバイス（０）２２２からデバイス（Ｑ−１）２２４のＱ個の変換デバイスおよび制御デバイスとの通信が可能になる。デバイス２２２からデバイス２２４は、流体運動、走査運動、回転移動、または他の相対運動もしくは相対変位を引き起こす相対運動デバイス（例えば流体ポンプ、測定電極、スマートゲート、ゲート制御および二叉枝分かれ用のデバイス、バルブ、流量センサまたは圧力センサなど）を含むことができる。
【００６８】
メモリ２０８はプログラムメモリ２３０を含み、ソフトウェアまたはハードウェアの他の形式で命令が与えられ得る。プログラムメモリ２３０は、不均一な相対運動のルーチン２４０、変換結果のルーチン２４２、および物体識別ルーチン２４４を保存する。
【００６９】
ＣＰＵ２０２は、ルーチン２４０を実行してシステム２００の要素を操作し、変換領域（例えば符号化／変換領域）内の不均一な相対運動を生起する。ルーチン２４０は、デバイス２２２からデバイス２２４より入力信号を受け取り、かつデバイス２２４からデバイス２２２に出力信号を供給することができ、例えば計算を実行してどのような流体操作および変位操作が必要か判断し、次いで、信号を供給して、ポンプ、測定電極、ゲート、バルブ、および運動デバイスまたは他の変位デバイスを起動し、適切な不均一相対運動を生起する。
【００７０】
ＣＰＵ２０２は、ルーチン２４２を実行し、不均一な相対運動に起因する情報および他の要因に起因するかもしれない情報を有する時変波形を示す変換結果および／またはデータを得る。ＣＰＵ２０２は、ルーチン２４０からの不均一な相対運動に起因する情報の符号化に加えて放射光の符号化を実行するために、例えば、励起要素、フィルタ要素、変換要素、または他の要素もしくはデバイスにどのような制御信号を供給するべきか判断することができる。
【００７１】
ＣＰＵ２０２は、例えば、物体のタイプまたは他の特性を示すデータを得るか、あるいは物体を選択する、物体を受け付けない、物体に関するさらなる情報を得る、などの動作を制御するために、物体識別ルーチン２４４も実行し得る。
【００７２】
図６は、ＣＰＵ２０２がルーチン２４２を実行することができるやり方を示す。
【００７３】
ボックス２６０で、ＣＰＵ２０２は、符号化された変換結果からデータを取得するための要求を受け取るかそうでなければ得る。ＣＰＵ２０２は、変換結果を取得するための準備をなし得て、例えば、ＩＣ２１２からＩＣ２１４の１つ以上に読出し制御信号を供給するか、あるいは、変換された量をアナログまたはデジタルの形式で連続的に供給するインピーダンスベースのセンサまたは他のセンサからの出力を監視する。
【００７４】
ＣＰＵ２０２は、変換前読出しを実行し、物体情報および変換期間を取得し、変換期間およびアナログ調整を用いて変換読出しを実行し、デジタル的に変換結果を調整して物体に関する量を保存し、かつ物体に関する量を結合して特性データを生成する。
【００７５】
ＣＰＵ２０２は、その変換動作を変更して、運動に関連した変換結果および／またはデータを得ることができる。ボックス２６２で、ＣＰＵ２０２は、変換結果が符号化されて不均一な相対運動に起因する情報を有する時変波形を示すように、符号化／変換および／または相対運動をもたらす制御信号を供給する。次いで、ＣＰＵ２０２は、ボックス２６４によって、符号化された変換結果の取得を開始する。
【００７６】
次いで、ボックス２６６は、ボックス２６４からの符号化された変換結果を用いて運動に関連したデータを得る。ＣＰＵ２０２は、例えば不均一な相対運動からの情報を保存するやり方で、符号化された変換結果からデータを得ることができる。あるいは、ＣＰＵ２０２は、制御信号を必要としないやり方で（例えばインピーダンスベースの変換を用いて）運動に関連したデータを得ることができ、変換結果は、ボックス２６２によって、制御信号なしで例えば生得的に符号化され得る。
【００７７】
ＣＰＵ２０２は、ボックス２６６からボックス２６０への矢印によってボックス２６０へ戻り、別の要求を待つことができる。ＣＰＵ２０２は、同時にいくつかの様々なセンサを使用し得る。
【００７８】
図７では、支持構造物３０２上にアナライザ３００がある。構造物３０２は蛇行チャンネル３０４を含み、これを通って、物体３０６は例えば流体によって搬送される。
【００７９】
物体３０６は、推進要素によりチャンネル３０４を通って搬送され得て、また、除去されるかまたは例えばバルブの切換えによって流体で搬送されて排出口から出され得る。チャンネル３０４では、物体３０６は、物体との相互作用要素に関連した相互作用領域内の相対運動を有することができ、各々が物体３０６に関する情報を得る。
【００８０】
クールター計数器３１０およびミー散乱センサ３１２は粒径検出器である。粒径情報を得るために、チャープフィルタパターン、小さなフィーチャサイズを有するランダムフィルタパターン、階段周期的フィルタパターンなどを用いる技法を含む様々な他の技法も用いられ得て、そのような技法によって、粒径を求めるために特殊な要素を使用することが不要になり得る。
【００８１】
物体との相互作用要素３２０は、励起／変位要素３２２、フィルタ要素３２４、および変換要素３２６またはそれらのサブセットを含む。要素３２０は、形成された境界を有する変位制御装置および／または運動デバイスもしくは他の変位要素も含み得る。
【００８２】
要素３３０、３３２および３３４は、第１および第２の蛍光変換要素およびラマン散乱変換要素を含む。物体のタイプの区別に基づいて、バルブ３４０は位置間で切り換わることができ、物体３０６は、矢印３４２によって１つの位置から出て、矢印３４４によって別の位置から出る。
【００８３】
図８〜図１１では、層流が、形づくられた境界および／またはチャンネルの運動機構中の運動デバイスの結果として不均一な変位またはその他の不均一な相対運動を生成することができる。
【００８４】
図８で、要素４００は形づくられた境界を有し、壁状部分４１０と４１２の間の距離は直線的に減少する。物体４１４が、互いに組み合わされた２色のパターン４１６を通るとき、その速度は、位置または時間の関数として曲線４２０によって直線的に増加する。結果として生じる時変信号はチャープ状（すなわち物体４１４を搬送する流体の流速の変化に起因してチャープ状に変化する相対運動のために周期が直線的に減少する）である。
【００８５】
パターン４１６は、任意の適切なやり方で供給され得る。例えば、その領域は、励起領域または離散的光変換要素もしくは光変換配列の一部分など他のタイプの領域であり得る。フィルタ要素、光変換要素、または光変換配列の一部分であれば、領域は阻止領域によって囲まれ得る。
【００８６】
曲線４２２は、変換結果（すなわち交番する輝度１（Ａ）および１（Ｂ）を有するチャープ状信号）を示す。パターン４１６の各連続領域中の期間は先行の領域より短く、チャープ状パターンをもたらす。曲線４２２では遷移時間の直線的減少が強調されている。
【００８７】
また、デバイスは、チャンネル内の流速または流れパターンを変化させ得て、より複雑で不均一な相対運動を生成する。多色の互いに組み合わされた干渉パターンまたはホログラフィック励起パターンが用いられ得る。
【００８８】
図９の要素４３０では、励起パターンによって層流が維持され、また、チャンネル壁によって、励起領域は乱されぬまま依然として均質である。例えば荷電粒子が電界変化を受けても、チャンネル内での物体の不均一な相対運動が生起され得る。
【００８９】
壁状部の４４０および４４２は平行であるが、各々が正弦波のように形づくられていてチャンネル内に正弦波の流れパターンをもたらし、これが正弦波状の経路に沿って周期的に変化する相対運動を生起する。領域４４４および領域４４６は、均質な、２つの異なる色またはグレーレベル「Ａ」および「Ｂ」である。領域４４４および領域４４６は、縞状の励起領域または離散的光変換要素もしくは光変換配列の一部分など他のタイプの領域であり得て、フィルタ要素、光変換要素、または光変換配列の一部分であれば、領域は分離され、かつ阻止領域によって囲まれ得る。
【００９０】
物体４１４は、領域４４４と領域４４６の間を前後に移動し、各周期でそれらの間の小間隙を２度通過する。曲線４６０および曲線４６２は、もたらされ得る時変信号を示す。曲線４６０は、Ａの色またはグレーレベルで強く、Ｂの色またはグレーレベルで弱く、応答するかまたは放射する物体からのものであり、一方、曲線４６２は、Ｂの色またはグレーレベルで強く、Ａの色またはグレーレベルで弱く、応答するかまたは放射する物体からのものである。これらの曲線は、経路４５０が間隙と交差する間は各々ほぼ０になるが、いくぶん相補的である。
【００９１】
図１０の要素４７０では、壁状部の４７２および４７４は平行な内側面を有するが、各々がランダムに変化する形状に作られており、チャンネル内のランダムに変化する流れパターンおよびランダムに変化する相対運動をもたらす。領域４７６および領域４７８は、均質な、２つの異なる色またはグレーレベル「Ａ」および「Ｂ」である。
【００９２】
物体４１４は、領域４７６と領域４７８の間を前後に移動し、それらの間の小間隙を通過する。曲線４９０および曲線４９２は、経路４８０を進む物体からの時変信号を示し、曲線４９０は、Ａの色またはグレーレベルで強く、Ｂの色またはグレーレベルで弱く、応答するかまたは放射する物体に関するものであり、曲線４９２は、Ｂの色またはグレーレベルで強く、Ａの色またはグレーレベルで弱く、応答するかまたは放射する物体に関するものである。これらの曲線は、経路４８０が間隙と交差する間は各々ほぼ０になるが、いくぶん相補的である。
【００９３】
図１１は要素５００を示し、この要素では、運動デバイスまたは他の変位回路に制御信号を供給することによって生起された不均一な相対運動に関する情報が、運動に関連した変換結果によって符号化される。この例示的実装形態では、壁状部の５０２および５０４は、実質的に一直線で平行であり、したがって、何らかの付加的な要因なしで一様な相対運動を生じることになる。壁状部の５０２と５０４の間に長手方向領域の５１０および５１２があり、各々が符号化／変換領域５１４を横切って長手方向に延び、したがって、これらは領域４４４および領域４４６（図９）に関して前述したやり方のうち任意のもので実施し得る。
【００９４】
ソレノイドまたはモータで動くピストンなど電気的に制御されたデバイスであり得る運動デバイス５２０は、物体４１４と領域５１０および領域５１２の間に双方向矢印５２２によって示された横方向の相対運動を生起する。制御回路５２４は、実例として、トリガ検出器（図示せず）からのトリガ信号に応答して、運動デバイス５２０の動作を制御するために信号を供給する。運動デバイス５２０の動作によって生起された不均一な相対運動は、周期的でなくてもよいが、任意の適切なタイプの速度／方向変化を有し得て、様々なタイプの物体を示す特徴を有する任意の時変信号を含むことができる変換結果をもたらす。相対運動を生成する代替の方法は、領域５１０および領域５１２の位置を制御する光源または他の要素を移動させるものとなり、より一般的には、一方では壁５０２と壁５０４の間の相対運動の任意の組合せが、もう一方では領域５１０と領域５１２の間の相対運動の任意の組合せが、双方向矢印５２２によって示されるような運動を生成し得る。その上、チャンネル内で流体の流れを変化させることにより、さらなる速度／方向の変化を生成し得て、その結果、物体４１４の速度または他の変位がその他の運動に関連して時間の関数として変化する。
【００９５】
曲線５３０は、「帯域Ａ」とラベルが付いた領域５１０と「帯域Ｂ」とラベルが付いた領域５１２の間の、物体４１４のｙ方向の運動を示す。ランダムに変化する相対運動の一例では、図示のように、物体４１４が各領域で過ごす時間の長さは様々であり、各領域で過ごす時間はランダムであり得る。曲線５３２および曲線５３４は、例示的変換結果（すなわち、領域５１０および領域５１２が、励起、フィルタリング、または帯域Ａおよび帯域Ｂの変換をそれぞれもたらすなら、図１１の技法によって取得され得る時変信号）を示す。一方のタイプの物体は、曲線５３２によって示されるように、領域５１０内の色Ａでより強く応答するかまたはより強く放射し、その一方で、他方のタイプは、曲線５３４によって示されるように、領域５１２内の色Ｂでより強く応答するかまたはより強く放射する。領域５１０と領域５１２の間で各物体の相対運動が起こるので、相対運動が領域間の間隙を通過して励起または変換が一時的に中断され、その結果、各曲線は一時的にＯになる。曲線５３２で、領域５１０内の輝度はＩ（Ａ１）であり、その一方で領域５１２内の輝度はＩ（Ｂ１）でより低い値である。反対に、曲線５３４が示すものは、領域５１２で輝度がＩ（Ｂ２）でより高く、領域５１０で輝度がＩ（Ａ２）でより低い。一般に、２つの曲線は、両曲線が領域５１０と領域５１２の間の間隙を通過しているときを除いて相補的であり、物体４１４は、帯域Ａと帯域Ｂの間を瞬時に移動することができ、領域５１０と領域５１２の間の間隙を横切って非常に速く移動し、その結果、間隙を通過する時間は非常に短い。
【００９６】
上記に示されたように、不均一な相対運動の技法は、流体構造内の相対運動が流体デバイスによって生起される実装形態に限定されるものではなく、非流体デバイスによって非流体構造内で生起される相対運動を含む他のタイプの相対運動を用いて利用され得る。図１２〜図１４は、非流体デバイスが、前述の変調された相対運動などの不均一な相対運動を生成する例を示す。一般に、図１２〜図１４の技法は、様々なやり方で実施することができる。
【００９７】
図１２〜図１４では、１つの要素が支持構造物を含み、その上に物体が支持されており、別の要素が物体との相互作用ユニットを含み、このユニットはトリガ検出器およびエンコーダ／センサを有する。どちらの要素も、デバイスによって制御信号に応答して移動することができ、あるいは一方の要素が静止し得て他方だけが移動され得る。
【００９８】
エンコーダ／センサとは対照的に、時として「トリガ検出要素」または「トリガ検出デバイス」と称され得る「トリガ検出器」は、本明細書で一般に「トリガ信号」と称される、条件または現象の検出を示す信号を供給することにより検出された条件または現象に応答するセンサである。例えば、トリガ検出器は、特定の領域内に識別可能な物体を検出したとき、トリガ信号を供給し得る。トリガ検出器は、個別の要素またはデバイスであり得るか、あるいは、例えば光変換配列のトリガ部分を読み出す操作により、または別の適切なやり方でもたらされ得る。しかし、前述のように、本明細書ではトリガ検出器の使用を一般に必要とせず、図１２〜図１４と類似の実装形態ではトリガ検出器を省略することができる。
【００９９】
支持構造物は、例えばスライド、ベッドまたはディスク、１つ以上のチャンネルの内部に物体が固定されるかもしくは物体がデバイスの動作によってもたらされた不均一な相対運動に関連して内部でゆっくり移動している流体デバイス、または唾液もしくは他の液体中のように間に物体が置かれた一対のスライド、物体を含む毛細管、バイオチップ、ウェルの配列、ウェルプレートなどを含み得るが、これらは、例えばスキャナベッドまたは回転ディスク上に位置決めされ得る。作用ユニットにおける検出および変換は、光の光学変換、電極またはホール効果素子などを用いたインピーダンスベースの変換、あるいは、音響信号の圧電変換またはその他の圧力ベースの変換さえ含む任意の適当な相互作用を利用し得る。
【０１００】
図１２のシステム９３０は、支持要素９３４および９３６を有するスキャナデバイス９３２を含む。支持構造物９４０は支持要素９３４上に取り付けられ、識別可能な物体９４２を支持する。物体との相互作用ユニット９４４は支持要素９３６上に取り付けられ、トリガ検出器９４６およびエンコーダ／センサ９４８を含む。ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸の相補的な２つの組は、物体９４２のうちの１つおよび物体との相互作用ユニット９４４向けであり、どちらか一方または両方を移動させることにより支持構造物９４０と物体との相互作用ユニット９４４の間の相対運動を達成することができる様子を示す。Ｘ軸は、スキャナデバイス９３２が相対運動をもたらすことができる走査方向を示す。Ｙ軸は相対運動の方向を示し、この方向では、支持構造物９４０と、物体との相互作用ユニット９４４の間の距離は一定のままであり得るが、走査方向に対して垂直に変位が生じることがある。ｚ軸が示す方向では、支持構造物９４０と、物体との相互作用ユニット９４４とが、互いにより接近するか、またはより遠ざかって移動することができる。
【０１０１】
スキャナデバイス９３２は、例えばＣＰＵ４０２からデバイス制御ＩＯ２２０を経由した走査制御信号に応答して、支持構造物９４０および／または物体との相互作用ユニット９４４を移動することにより、走査方向における相対運動を生成する。トリガ検出器９４６が物体９４２のうちの１つ向けのトリガ信号を供給すると、ＣＰＵ２０２は、スキャナデバイス９３２にトリガ応答の変位制御信号を供給することができ、スキャナデバイス９３２は、支持構造物９４０および／または物体制御ユニット９４４を移動して変位をもたらし、一方、物体９４２はエンコーダ／センサ９４８の符号化／変換領域内で相対運動を有する。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸によって示された方向における変位は、運動に関連した変換結果および／または相対運動に起因する情報を有する時変波形を示すデータを得るのに用いることができる。３つの方向のうちどの方向の変位も、符号化／変換領域内で変調サイクルを含むことができ、その結果、走査運動は搬送要素であり、変位は変調サイクルを含む。
【０１０２】
図１３および図１４で、システム９６０は回転デバイス９６２を含み、このデバイスは、支持要素９６４および９６６を介して回転動作を生成することができ、小型化したデバイス（例えばＭＥＭＳまたはナノテクノロジーのデバイス）でよい。支持構造物９７０は物体９７２を支持し、円形または別の形状であり得る。支持構造物９７０は、双方向矢印９７６によって軸９７４のまわりで回転することができる。物体との相互作用ユニット９８０は、トリガ検出器（ＴＤ）９８２およびエンコーダ／センサ（Ｅ／Ｓ）９８４を含み、軸９８６のまわりで回転することができる。ＴＤ９８２およびＥ／Ｓ９８４については、高さはｚ方向に別々に調整され得る。
【０１０３】
相対運動の３つの次元は、矢印９７６による角回転のθ方向、支持構造物９７０の回転軸から物体との相互作用ユニット９８０への距離ｒ、およびｚ方向を含む。支持構造物９７０はθ方向に回転するが、物体９７２はトリガ検出器９８２のトリガ検出領域へ相対運動を有することができ、回転デバイス９６２により、回転制御信号に応答して回転動作が生成される。ＣＰＵ２０２からのトリガ応答性の変位制御信号に応答して、回転デバイス９６２は、θ方向、ｒ方向、および／またはｚ方向の変位を生成することができ、一方、物体９７２は、エンコーダ／センサ９８４の符号化／変換領域内で相対運動を有する。構造物９７０上およびユニット９８０上の相補的なｒ軸およびｚ軸は、デバイス９６２が、支持構造物９７０および９８０が安定して取り付けられている支持要素９６４および９６６の一方または両方を移動することにより、これらの方向に変位を生成することができる様子を示し、トリガ検出器９８２とエンコーダ／センサ９８４を、例えばｚ方向に別々に変位させることが可能であり得る。変位は、符号化／変換領域内での変調サイクルを含むことができ、その結果、回転運動は搬送要素であり、変位は変調サイクルを含む。
【０１０４】
実装形態は、例えば蛍光ベースまたはインピーダンスベースのフローサイトメトリ（速度不明の粒子のシグナチュアを求めるバイオ検出器用途）に適用され得て、あるいは様々なタイプのタグ付き細胞、粒子、タグ付きＤＮＡなどの蛍光を発する様々なタイプの物体間の比をカウントするかまたは取得するために適用され得る。製作公差に起因する偏差を含むが未知の物体に関する情報を得るのに変換済波形と比較することができるテンプレート波形を得るために、既知の速度の既知の物体（例えばタグ付きビーズ）を使用して較正を実行することができる。
【０１０５】
実装形態は、例えば注意ポイントのフローサイトメトリ、ＤＮＡ解析、プロテオミクスなど、コンパクトで危険光学部品がなく変換効率の高い低コストの要素を必要とするバイオ検出器用途で利用されてよい。
【０１０６】
実装形態は、物体が様々な放射スペクトルを有するときなどバイオチップまたはドキュメントを走査し得て、また、例えばソナーのように物体速度が信号の伝搬速度程度であって、既知信号が不明の速度で進む物体に当って跳ね返る様々な低Ｓ／Ｎ比システムで利用され得る。
【符号の説明】
【０１０７】
１０ システム、１２ センサ、１４ 変換領域、１６ 相対運動要素、１８ 回路要素、２０ 物体、２２ 矢印、２４ 矢印、２６ 矢印、３０ ボックス、３２ ボックス、６０ 流体運動機構、６２ チャンネル運動機構、６４ 支持体運動機構、６６ センサ／パターン運動機構、７０ 流体構造、７２ チャンネル壁、７４ 矢印、７６ 矢印、８０ 支持構造物、８２ デバイス、８４ ｘ軸およびｚ軸、８６ ｘ軸およびｚ軸、１００ 変位制御機構、１０２ 制御要素、１０４ 制御要素、１１０ 制御要素、１１２ 境界、１２０ 制御要素、１２２ 運動デバイス、１２４ 矢印、１２６ ライン、１５０ 境界、１５２ 矢印、１６０ エンコーダ／センサ、１６２ 制御回路、１６４ボックス、１７０ 励起回路、１７２ 変位回路、１７４ フィルタ回路、１７６ センサ回路、１７８ 光変換要素、１８０ 矢印、１８２ 矢印、１８４ ライン、２００ システム、２０２ ＣＰＵ、２０４ バス、２０６ 外部入力／出力（Ｉ／Ｏ）要素、２０８ メモリ、２１０ ＩＣ Ｉ／Ｏ、２１２ ＩＣ、２１４ ＩＣ、２１６ ＩＣ、２１８ 光センサ配列、２２０ デバイスＩ／Ｏ、２２２ デバイス、２２４ デバイス、２３０ メモリ、２４０ 相対運動ルーチン、２４２ 変換結果ルーチン、２４４ 物体識別ルーチン、２６０ ボックス、２６２ ボックス、２６４ ボックス、２６６ ボックス、３００ アナライザ、３０２ 支持構造物、３０４ 蛇行チャンネル、３０６ 物体、３１０ クールター計数器、３１２ ミー散乱センサ、３２０ 物体との相互作用要素、３２２ 励起／変位要素、３２４ フィルタ要素、３２６ 変換要素、３３０ 要素、３３２ 要素、３３４ 要素、３４０ バルブ、３４２ 矢印、３４４ 矢印、４００ 要素、４１０ 壁状部分、４１２ 壁状部分、４１４ 物体、４１６ ２色のパターン、４２０ 曲線、４２２ 曲線、４３０ 要素、４４０ 壁状部、４４２ 壁状部、４４４ 領域、４４６ 領域、４５０ 経路、４６０ 曲線、４６２ 曲線、４７０ 要素、４７２ 壁状部、４７４ 壁状部、４７６ 領域、４７８ 領域、４８０ 経路、４９０ 曲線、４９２ 曲線、５００ 要素、５０２ 壁状部、５０４ 壁状部、５１０ 長手方向領域、５１２ 長手方向領域、５２０ 運動デバイス、５２２ 矢印、５２４ 制御回路、５３０ 曲線、５３２ 曲線、５３４ 曲線、９３０ システム、９３２ スキャナデバイス、９３４ 支持要素、９３６ 支持要素、９４０ 支持構造物、９４２ 物体、９４４ 物体との相互作用ユニット、９４６ トリガ検出器、９４８ エンコーダ／センサ、９６０ システム、９６２ 回転デバイス、９６４ 支持要素、９６６ 支持要素、９７０ 支持構造物、９７２ 物体、９７４ 軸、９７６ 双方向矢印、９８０ 物体との相互作用ユニット、９８２ トリガ検出器、９８４ エンコーダ／センサ、９８６ 軸。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば相対運動に起因する時変波形を示す変換結果をもたらすセンサまたは変換要素に関連した変換領域内で、物体に相対運動を与えることに関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許出願公開第２００８／０１８１８２７号は、空間的に変調された励起／発光を用いる技法および粒子と励起／発光パターンの間の相対運動を説明している。例えば、粒子の流れに対して垂直なミクロン以下の周期性を有する励起光の干渉パターンを用いることができ、その他のタイプの空間的変調には、空間的に変調されたマスクまたはマイクロレンズもしくはマイクロミラーアレイ、電界または磁界、音場、蛍光消光を生成する分子被覆、およびマイクロキャビティが含まれる。粒子がパターンに沿って移動するとき、粒子の速度およびストライプパターンの周期性に従って発光が変調され、用いられ得る信号の例には、周期的信号、チャープ状の信号、およびランダム信号が含まれる。２つのストライプにわたって発光を記録する単一の検出器を使用することができる。粒子が励起パターンを通って移動している間の粒子の「明滅」を取り込むための高速検出器読出しを用いて、信号を記録することができる。より一般的には、粒子に時間変調された信号を生成させる環境をチャンネルに沿って設けることができ、この信号は、光学配列または電極配列などによって検出され、かつ評価される。システムは、粒子と空間的に変調された励起領域の間の相対運動をもたらすための手段も含むことができ、相対運動は、粒子または検出器／光学要素が例えばチャンネルに沿って移動することにより、あるいは両者の運動によって、生成されてよい。例えば、粒子は流体中を運搬されてよく、バイオチップ上にあり得て、あるいは流体中に浮遊し得て実質的に垂直方向に移動する変調パターンを有するスキャナのベッド上のスライド上に収容される。信号の評価は、米国特許出願公開第２００８／０１８３４１８号に説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０１８１８２７号
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／０１８３４１８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
物体に相対運動を与えるための改善された技法を得ることは有利であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、例えば、変換領域内の物体の不均一な相対運動を生起するシステム、方法、および装置を提供する。
【０００６】
動作中、センサに関連した変換領域内の物体から変換結果を得るセンサと、
動作中、物体のサブセットの各々にそれぞれの相対運動を生起する相対運動要素とを備えるシステムであって、サブセット中の各物体が変換領域内でそれぞれの相対運動を有し、相対運動要素が、少なくとも１つの物体の変換領域内の相対運動を不均一にし、変換領域内の不均一な相対運動が、
周期的に変化する相対運動と、
ランダムに変化する相対運動と、
チャープ状に変化する相対運動と、
変換領域内の少なくとも１つの変調サイクルを完成する変調された相対運動とのうち少なくとも１つを含むシステム。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】システムを示す図である。
【図２】運動を制御する機構を示す図である。
【図３】変位制御機構を示す図である。
【図４】エンコーダ／センサを示す図である。
【図５】システムを示す図である。
【図６】不均一な相対運動のルーチンを示す図である。
【図７】アナライザを示す図である。
【図８】流体要素およびグラフを示す図である。
【図９】別の流体要素およびグラフを示す図である。
【図１０】別の流体要素およびグラフを示す図である。
【図１１】流体要素およびグラフを示す図である。
【図１２】スキャナデバイスを含むシステムを示す図である。
【図１３】回転デバイスを含むシステムを示す図である。
【図１４】回転デバイスを含むシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
変換が実行されるシステムでは、物体は、システムの領域または要素または特性に関連して移動するか、あるいは、物体が、領域、要素または特性に対して時間にわたって一連の位置を有するなら、物体は「相対運動を有する」。
【０００９】
実装形態は、物体から変換結果を得るためにセンサを操作する際の問題に対処するものであり、例えば、実装形態で、物体とセンサ間の相対運動の変換が時変の変換結果を得る。従来の技法は、「一様な相対運動」、すなわち、例えば直線またはほぼ定曲率を有するラインにおける、ほぼ一定の速度およびほぼ一定の方向を有する相対運動を利用する。一様なスキャン運動および一様な回転運動は一様な相対運動であり、「スキャン運動」は、実質的に直線に沿った相対運動を指し、「回転運動」は、実質的に定曲率のライン沿った相対運動を指す。
【００１０】
一様な相対運動を有する変換は均一性の要件による制約があり、物体が一様な環境内で一様な相対運動を有するなら、変換結果には時間変化がないので、もたらされる情報は限定されたものとなる。
【００１１】
情報を増すために、変換結果の空間的変調は「パターン化環境」（すなわちパターンを有する環境があって、その環境内で物体が相対運動を有する）を用いることができ、パターン化環境は、励起、マスキングまたは放射光のフィルタリング、インピーダンスベースの変換、物体からの放射光の光変換などに起因し得る。例示的タイプには、ランダムパターン、周期的パターン、およびチャープパターンが含まれ、パターン化環境に関して、「ランダム」は全長にわたる非周期的パターンを指し、「周期的」シーケンスは、シーケンスの長さにわたって２回以上繰り返す少なくとも１つのパターンを有し、「チャープ」シーケンスは、直線的に変化する時間スケーリングを有して、ランダムではあるが周期的であり得る（すなわち周波数または波長が直線的に変化する一連の期間である）。
【００１２】
パターン化環境は、所望の結果を得るのにかなりの複雑さが必要なことがある。パターン化環境は、作るのが困難かまたは高くつくことがある。
【００１３】
一様な相対運動の技法には融通性およびロバスト性がない。
【００１４】
これらの制限に対処して、実装形態は、物体に変換領域内で不均一な相対運動を与える。「不均一な相対運動」は、センサまたは変換要素と変換領域内の物体の間の相対運動であり、「一様な相対運動」から十分にはずれて、速度および／または方向における測定可能な変化すなわち「速度／方向変化」を含む。不均一な相対運動は、直線またはほぼ定曲率のラインであるほぼ一定の速度から、方向において、測定可能な程度にはずれる。物体とセンサが互いに対して移動していなければ、ただ単に物体と変換領域内のパターン化環境の間の相対運動だけでは、不均一な相対運動の例とならないはずである。
【００１５】
実装形態は、様々な種類の速度／方向変化を伴う不均一な相対運動を生起し、一様な相対運動の制限を克服して新規の変換技法を提供する。
【００１６】
変換領域内での物体の相対運動に速度／方向変化をもたらす機構は、時として「運動が変化する機構」である。
【００１７】
速度／方向変化のタイプには、周期的に変化する相対運動、ランダムに変化する相対運動、および／またはチャープ状に変化する相対運動が含まれる。変換結果は、速度／方向変化に起因する情報のみを含むか、あるいは速度／方向変化とパターン化環境からの情報の両方を含むことができる。変換結果が周期的であれば、不均一な相対運動は「周期的な変化」であり、すなわち２回以上繰り返す少なくとも１つのパターンを含み、周期的な変化でなければ「ランダムな変化」であり、また、ランダムに変化していても直線的時間スケーリングで周期的な変換結果を得ることができるならば「チャープ状の変化」である。
【００１８】
チャンネル壁は、不均一な相対運動を生起する形状を有する内側面を有することができ、ほぼ１．０ｍｍと０．１μｍの間の断面寸法を有する「マイクロ流体チャンネル」は、非常に低いレイノルズ数を有し、その結果、流れは、チャンネル壁形状からの方向および／または速度における変化にもかかわらず、乱流がなく、チャンネル壁と平行な方向で層流のままである。
【００１９】
変調された相対運動は、「搬送要素」（例えばスキャン運動または回転運動などの一様な相対運動）と称される他の相対運動と組み合わされた変調サイクルを含む、一種の不均一な相対運動である。「変調サイクル」は、例えば、２つの最大値の間、２つの最小値の間、または同じ位相の２つの非極値の間の、波状の速度／方向変化の単一の周期状部分を指す。周波数、波長、および／または振幅は、単一の変調サイクル中に、または異なる変調サイクルの間に変化し得る。
【００２０】
いくつかの実装形態では、相対運動要素は、運動デバイス、流体デバイス、スキャナデバイス、および／または制御信号に応答して時変変位をもたらすことができる回転デバイスを含む。スキャナデバイスは、物体を支持する支持構造物とエンコーダ／センサの間の走査方向における相対運動をもたらすことができ、物体のトリガ信号に応答して、走査方向、エンコーダ／センサと物体の間の距離が不変の第１の横方向、およびエンコーダ／センサと物体間の距離が変化する第２の横方向を含む３つの方向うち１つ以上の時変変位をもたらすことができる。回転デバイスは、物体を支持する支持構造物とエンコーダ／センサの間の回転方向における相対運動をもたらすことができ、物体のトリガ信号に応答して、回転方向、エンコーダ／センサと回転軸の間の距離が変化する半径方向、およびエンコーダ／センサと物体間の距離が変化する横方向を含む３つの方向うち１つ以上の時変変位をもたらすことができる。
【００２１】
実装形態は、例えばパターン化環境を用いて、一様な相対運動の制限を緩和するものであり、相対運動要素を用いた一様な励起およびフィルタリングを利用することができ、パターン化された励起および／またはフィルタリングを与える要素を製作または取得することの困難さを回避するか、あるいは新規のタイプの符号化／変換を提供することができる。
【００２２】
制御動作を実行する回路は「制御回路」であり、処理動作を実行する回路は「処理回路」である。
【００２３】
図１は、センサ１２、変換領域１４、相対運動要素１６および回路要素１８を含むシステム１０を示す。
【００２４】
「励起要素」は、励起をもたらす部分または要素を指し、励起に応答して物体が光（例えば照射、電子ビームなど）を放射する。
【００２５】
「変位要素」は、変位（一般に変換領域内で相対運動する物体の変位）をもたらす部分または要素を指し、相対運動における変位は「相対変位」である。システムは、相対運動要素および変位要素の両方を含むかまたはその両方として動作することができるデバイスを含んでよく、相対運動要素は、相対変位のタイプをもたらす変位要素を含んでよい。流体デバイスは、チャンネル内の長手方向の相対運動をもたらす相対運動要素であり得て、運動デバイスは、変換領域に沿って長手方向と平行でない横方向などにチャンネル壁を移動させる変位要素であり得る。スキャナまたは回転デバイスは、走査方向または回転方向における相対運動をもたらす相対運動要素であり得て、変換領域内の相対運動中に相対変位をもたらす変位要素でもあり得る。
【００２６】
「光フィルタ」または「フィルタ要素」、「フィルタ」、または「マスク」は、基準に従って光を伝送する光透過性の部分または要素を指す。「帯域通過フィルタ」は、光子エネルギーの何らか用途の範囲にわたって、「帯域」と称されることがあるサブレンジ内の光を優先的に伝送するものであり、したがって、帯域またはサブレンジを規定することにより帯域通過フィルタのタイプを規定することができる。「遮断フィルタ」は、適用される範囲内のいかなる光も伝送しないが、「透過フィルタ」は、用途の範囲内の光をすべて伝送する。本明細書では、「変換要素」は、センサまたはセンサおよび関連の回路を含む要素を指す。変換パターンのカテゴリには、例えば周期的パターン、チャープパターン、ランダムパターンなどが含まれる。
【００２７】
センサ１２は、変換領域１４内の物体２０に応答して物体２０から変換結果を取得し、回路要素１８に変換結果を供給する。
【００２８】
「領域」は、空間の点または位置の接続された組を指す。変換領域１４は要素またはデバイスに「関連して」いるが、このことは、変換領域１４が要素またはデバイスとほぼ一定の空間的関係を有することを意味しており、すなわち、所与の用途向けに適正水準の精度に情報を変換することができるように、その領域内で物体がセンサ１２と相互作用することができる。
【００２９】
センサ１２は、物体２０と相互作用し得る。例えばフローサイトメトリ、バイオチップ読出し、点または他の物体をもつ支持構造物の走査、あるいは検体検出において、例えば、光は、放射、散乱または透過などによって物体２０から放射し、センサ１２内の光センサによって受け取られ得るか、あるいは、物体２０は、センサ１２の中のインピーダンスベースの変換要素と電気的または磁気的に相互作用し得る。
【００３０】
「物体」は、センサが情報を得ることができるあらゆるものを含む。
【００３１】
センサは、物体からの信号を受け取り、かつ変換することができ（物体からの放射光を、例えば放射、弾性散乱もしくは非弾性散乱、または透過によって）、あるいは、センサは、例えば物体と電極配置またはホール効果センサ配置の間の相互作用からもたらされるインピーダンスベースのセンサであり得る。
【００３２】
例えば小滴、小量の液体、単一分子、凝集分子、分子クラスタ、細胞、ウィルス、バクテリア、長いポリマー、亜分子複合体、微粒子、ナノ粒子、特定の化学物質あるいは他の検体を結合し搬送するビードまたは他の小粒子、乳剤、スライドなど支持構造物上の物体または配列内の物体、および表面の識別可能な領域（例えば有色の点）。
【００３３】
「時変波形」は、時間の次元にわたって変化する。「変換された時変波形」は、時間にわたって得られた変換結果によって示される。変換領域内での物体の相対運動は、任意の、適切な、物体の運動ならびに／あるいはセンサ、センサの一部分もしくは要素、あるいは励起のパターン、フィルタリングのパターン、または変換もしくは別の環境のパターン、あるいは特性など、パターンまたは他の特性の、その変換領域内の運動またはその変換領域に関連した運動に起因し得る。
【００３４】
図１で、相対運動要素１６は物体２０の運動を生起し、物体２０の相対運動は、矢印２２による領域１４内のセグメントを含む。領域１４内のセグメントは、任意の形状、速度、および／または方向を有し得る。
【００３５】
センサ１２は、矢印２４によって、物体２０から変換結果を取得し（例えば物体２０の相対運動に起因する情報を含む電気信号が要素１８に供給され）、信号は、不均一な相対運動に起因する情報を有する１つ以上の時変波形を示し得る。要素１８は、符号化された情報を含むデータを得るために、例えば時変波形を示すことにより変換結果を用い得て、プログラム式マイクロプロセッサまたは中央処理装置（ＣＰＵ）を含んでよく、矢印２６によって、さらなる操作、記憶または伝達向けのデータを供給する。
【００３６】
物体の変換領域内の相対運動に起因する情報を有する時変波形を示す符号化された変換結果またはデータは、矢印２６に隣接したラベルによる「運動に関連した」変換結果またはデータである。運動に関連した変換結果またはデータは、符号化された情報を示すデータを得る（すなわち「復号する」）のに用いることができる。
【００３７】
ボックス３０およびボックス３２内のグラフは、要素１６が、例えば要素１８からの矢印３４による１つの制御信号によって生起し得る不均一な相対運動を示す。要素１６は「運動を変化させる機構」として動作し、変換領域１４内の物体の相対運動の速度および／または方向を変化させる。
【００３８】
ボックス３０は、ランダムに変化する相対運動、周期的に変化する相対運動、およびチャープ状に変化する相対運動を示す。上のグラフは、周期的パターン（例えば励起または変換のパターン）を有する環境における速度／方向の変化を示す。下のグラフは、「速度／方向サイクル」に従う速度／方向の変化を示す。
【００３９】
上のグラフで、時間Ｔ１とＴ２の間では、変換結果が非周期的になるように速度／方向が変化し、すなわちランダムな相対運動である。時間Ｔ２とＴ３の間では、符号化された変換結果が周期的になるように、速度／方向は一定値を保持し、すなわち周期的に変化することのない一様な相対運動である。時間Ｔ３とＴ４の間では、符号化された変換結果が非周期的であるものの適切な線形の時間スケーリングで周期的になり得るように、速度／方向は直線的に増加し、すなわちチャープ状に変化する相対運動である。
【００４０】
ボックス３０内の下のグラフでは、変換結果も非周期的であるように、速度／方向の変化は、時間Ｔ１とＴ２の間のサイクルに従うが周期的に繰り返すパターンのサイクルを含まず、すなわちランダムに変化する相対運動である。時間Ｔ２とＴ３の間では、符号化された変換結果が周期的であるように、速度／方向は２つのほぼ同一のサイクルに従い、すなわち上のグラフの時間Ｔ２とＴ３の間の一様な相対運動ではなく、周期的に変化する相対運動である。時間Ｔ３とＴ４の間では、符号化された変換結果が非周期的であるものの適切な線形の時間スケーリングで周期的になり得るように、速度／方向は、周波数が増加して波長が減少するサイクルに従い、すなわちチャープ状に変化する相対運動である。
【００４１】
ボックス３２内のグラフは変調された相対運動を示す。水平軸は「搬送の速度／方向」で垂直軸と交差し、すなわち搬送要素として役立つ一様な相対運動である。グラフは時間Ｔ５とＴ６の間で２．５変調サイクルを含み、すなわち１つ以上の変調サイクルが変換領域１４内で完成される。周波数、波長、および／または振幅は、単一の変調サイクル中に、または異なる変調サイクルの間に変化し得る。少なくとも１つの変調サイクルが完成されるので、変換結果から、変調の周波数、波長、および／または振幅に関する情報を抽出することができる。
【００４２】
要素１６からボックス３０およびボックス３２への２つの矢印の間の「および／または」は、不均一な相対運動の例が互いに排他的ではないが、不均一な相対運動において同時に生起され得ることを意味する。ボックス３２内の変調サイクルは、ボックス３０内の下のグラフの相対運動タイプのうち任意のものとともに生起され得る。ボックス３０内の２つ以上のタイプの不均一な相対運動は、例えば様々なタイプの速度／方向変化で同時に生起されることにより重ね合わせられ得て、ボックス３０内の下のグラフのように、様々なタイプの周期的変化が様々な周波数帯で生起され得る。パターン化された環境と結合することも可能なはずである。
【００４３】
センサ１２は、例えば光センサまたはインピーダンスベースのセンサであり得る。符号化された変換結果は、当初はアナログまたはデジタルであり得るが、例えば後続の保存、伝達、および処理向けに光信号または他の電磁気信号に変換され得る。
【００４４】
図２は、要素１６が含み得る機構の例（例えば流体運動機構６０、チャンネル運動機構６２、支持体運動機構６４、センサ／パターン運動機構６６）を示す。各機構は、不均一な相対運動の生起に関与し得る。
【００４５】
機構６０および機構６２は、流体構造７０内にある。チャンネル壁７２は、構造７０内のチャンネルを結合する内側面を有する。
【００４６】
機構６０は、チャンネル内の変換領域１４内の物体を矢印７４によって例えば長手方向に搬送する流体（例えば液化ガス、エアロゾルなど）の流れを制御する。機構６０は、例えば、制御信号によってポンプを制御する回路を伴うポンプなどの流体推進デバイスを含み得て、流体の流れを制御する。
【００４７】
機構６２は、例えば双方向矢印７６によって長手方向と平行でない横方向に壁７２を移動する運動デバイスを用いて、壁７２によって境界づけられたチャンネルの運動を制御する。機構６２は、運動デバイスを制御する回路を含むことができ、チャンネルの運動を制御する。チャンネルが横方向に移動するとき、変換領域１４を通って搬送されている物体は、前記横方向の反対にさらなる相対運動を得る。
【００４８】
流体構造７０は、機構６４および機構６６を含むデバイス８２に接続された支持構造物８０上に支持されている。デバイス８２はセンサ１２に接続されている。
【００４９】
機構６４は、例えば運動デバイスおよび運動デバイスを制御する回路を用いて支持構造物８０の運動を制御し、ｘ軸およびｚ軸の８４による相対運動を生起する。要素１６は、支持構造物８０上で物体がより直接的に支持されるシステム内にあり得る。
【００５０】
機構６６は、例えば運動デバイスおよび運動デバイスを制御する回路を用いて、センサ１２、センサ１２内の部分もしくは要素、または変換領域１４内のパターンもしくは変換領域１４に関連したパターンの運動を制御する。ｘ軸およびｚ軸の８６によって、センサ１６および支持構造物８０の運動はともに相対運動をもたらすことができ、すなわち、センサ１２のｘ方向の運動は支持構造物８０のｘ方向の運動と等しく、それと同時にセンサ１２のｚ方向の運動は支持構造物８０のｚ方向の運動と等しい。
【００５１】
デバイス８２は、例えばスキャナデバイスまたは回転デバイスであり得て、変調サイクルを伴う搬送要素をもたらし得る。
【００５２】
図３で、物体２０の経路に沿った変位制御機構１００は、各々が経路のセグメントを囲む変位制御要素を含むが、経路は囲まれ得ない。
【００５３】
図３の変位制御要素は、「ｘまたはｔ」とラベルが付いた座標軸に沿っており、すなわち、例えば、物体２０の経路がｘ方向に沿って空間的に延び、かつ／または物体２０の変位が時間ｔにわたって生じる。ｘ方向はただ単に物体の経路を指すが、速度もしくはその他の変位のレートに関する情報またはトリガ検出もしくはトリガ信号からの情報によって、ｘ方向位置と時間ｔの間の近似マッピングが可能になり得る。
【００５４】
図３は、制御要素１０２から１０４を示し、要素１０２が「０」で要素１０４が「（Ｎ−１）」である。
【００５５】
制御要素１１０（「ｎ１」）は、経路のまわりに部分的にまたは完全に延びる形づくられた境界１１２を含み、その形状が物体２０の変位（例えば物体２０の速度またはその他の変位レート）に影響を及ぼすかまたはこの変位を制御する。
【００５６】
制御要素１２０（「ｎ２」）は運動デバイス１２２を含み、このデバイスは、その経路のセグメントにおける境界の双方向矢印１２４による横方向の運動を生起する。デバイス１２２は、ライン１２６を介して制御信号受け取ることができる。変位制御回路は、定常状態または時変のやり方のいずれかでデバイス１２２を操作することによって、トリガ検出回路に応答し得る。
【００５７】
機構１００がデバイス１２２を含むとすれば、それは変位回路（すなわち変位を生起することにより、制御信号を供給するかまたは制御信号に応答する回路）である。変位回路を含むことができる別のタイプのセンサには、「エンコーダ／センサ」、または「符号化／変換要素」、または「符号化／変換機構」がある。エンコーダ／センサは、符号化された変換結果をもたらす（すなわち、例えば相対運動からの変換結果の中の情報を符号化する）。「符号化／変換領域」は、変換領域と似ているがエンコーダ／センサと関連したものである。
【００５８】
図４で、破線の境界１５０は、物体が流体または他の相対運動デバイスによって生起された相対運動を有するチャンネルまたは領域を表す。物体２０は、矢印１５２による相対運動を有する識別可能な物体である。物体２０の経路は、エンコーダ／センサ１６０に関連した符号化／変換領域内のセグメントを含む。符号化／変換領域内の物体２０の相対運動中に、制御回路１６２からの制御信号は、放射光中の情報の符号化をもたらす。
【００５９】
制御回路１６２は、エンコーダ／センサ１６０および／または相対運動デバイスを動作させる制御信号をもたらし、その結果、エンコーダ／センサ１６０は、ボックス１６４によって、符号化／変換領域内の物体２０の相対運動に起因する情報を有する少なくとも１つの時変波形を示す符号化された変換結果をもたらす。
【００６０】
励起回路１７０は励起を供給することができ、変位回路１７２（および相対運動デバイス）は、符号化／変換領域内の物体２０の相対変位をもたらすことができ、フィルタ回路１７４は、例えば放射光に対してフィルタリングを実行することができ、また、センサ回路１７６は変換を実行することができる。センサ回路１７６は、光変換配列中の光変換要素１７８（例えば様々な寸法、様々な色または様々な輝度などの離散的光変換要素またはセルの組の長手方向シーケンス）を含むことができる。
【００６１】
励起回路１７０は矢印１８０による励起光を供給し、これに応答して、物体２０は矢印１８２による放射光をもたらし、放射光はフィルタ回路１７４に応答してフィルタリングされ、かつ光変換要素１７８によって変換される。光は、染料または他の付加された「タグ」の蛍光、あるいは生来の蛍光または自動蛍光、化学蛍光、バイオ蛍光、吸収、散乱、同時励起を除く他の現象、または照射以外の形式に起因し得る。
【００６２】
励起回路１７０は、符号化／変換領域内の励起パターンを供給し得る。フィルタ回路１７４は、符号化／変換領域から放射する光を受け取るフィルタリングパターンを供給し得て、また、センサ回路１７６が供給し得るパターンで符号化／変換領域内の物体との相互作用が生じる。そのような回路は、符号化／変換領域内の物体とパターンの間の相対運動（例えば不均一な相対運動）を生起することによって制御信号に応答する運動デバイスまたは他のデバイスも含み得る。
【００６３】
エンコーダ／センサ１６０は、示されたすべての回路を含むとは限らない。例えば、センサ回路１７６は、電極、ホール効果センサ、コイルまたは他の要素を有するインピーダンスベースの検出装置だけを含み得て、励起回路１７０、フィルタ回路１７４および変位回路１７２は省略されてよい。制御信号は、ライン１８４を通って流体または他の相対運動デバイスにもたらされ得て、その結果、相対運動は、情報を符号化するやり方で変化し得る。
【００６４】
センサ回路１７６は、ボックス１６４によって、符号化／変換領域内の物体２０の相対運動に起因する情報を有する１つ以上の時変波形を示す変換結果をもたらす。光変換要素１７８が長手方向シーケンスを含むなら、相対運動に起因する情報を有する時変波形を示す変換結果をもたらすために、シーケンスからの光変換結果が結合され得る。
【００６５】
図５は、バス２０４または他の回路によって諸要素に接続された中央処理装置（ＣＰＵ）２０２を有するシステム２００を示す。
【００６６】
システム２００は、外部入力／出力（Ｉ／Ｏ）要素２０６およびメモリ２０８を含み、どちらもバス２０４に接続されている。外部Ｉ／Ｏ２０６によって、システム２００の外部デバイスとの通信が可能になる。
【００６７】
ＩＣ−Ｉ／Ｏ２１０によって、ＩＣ（例えばＩＣ（０）２１２からＩＣ（Ｐ−１）２１４のＰ個の一連のＩＣ）との通信が可能になる。２１２から２１４のＩＣは、光センサ配列２１８を有するＩＣ（ｐ）２１６を含む。デバイスＩ／Ｏ２２０によって、例えばデバイス（０）２２２からデバイス（Ｑ−１）２２４のＱ個の変換デバイスおよび制御デバイスとの通信が可能になる。デバイス２２２からデバイス２２４は、流体運動、走査運動、回転移動、または他の相対運動もしくは相対変位を引き起こす相対運動デバイス（例えば流体ポンプ、測定電極、スマートゲート、ゲート制御および二叉枝分かれ用のデバイス、バルブ、流量センサまたは圧力センサなど）を含むことができる。
【００６８】
メモリ２０８はプログラムメモリ２３０を含み、ソフトウェアまたはハードウェアの他の形式で命令が与えられ得る。プログラムメモリ２３０は、不均一な相対運動のルーチン２４０、変換結果のルーチン２４２、および物体識別ルーチン２４４を保存する。
【００６９】
ＣＰＵ２０２は、ルーチン２４０を実行してシステム２００の要素を操作し、変換領域（例えば符号化／変換領域）内の不均一な相対運動を生起する。ルーチン２４０は、デバイス２２２からデバイス２２４より入力信号を受け取り、かつデバイス２２４からデバイス２２２に出力信号を供給することができ、例えば計算を実行してどのような流体操作および変位操作が必要か判断し、次いで、信号を供給して、ポンプ、測定電極、ゲート、バルブ、および運動デバイスまたは他の変位デバイスを起動し、適切な不均一相対運動を生起する。
【００７０】
ＣＰＵ２０２は、ルーチン２４２を実行し、不均一な相対運動に起因する情報および他の要因に起因するかもしれない情報を有する時変波形を示す変換結果および／またはデータを得る。ＣＰＵ２０２は、ルーチン２４０からの不均一な相対運動に起因する情報の符号化に加えて放射光の符号化を実行するために、例えば、励起要素、フィルタ要素、変換要素、または他の要素もしくはデバイスにどのような制御信号を供給するべきか判断することができる。
【００７１】
ＣＰＵ２０２は、例えば、物体のタイプまたは他の特性を示すデータを得るか、あるいは物体を選択する、物体を受け付けない、物体に関するさらなる情報を得る、などの動作を制御するために、物体識別ルーチン２４４も実行し得る。
【００７２】
図６は、ＣＰＵ２０２がルーチン２４２を実行することができるやり方を示す。
【００７３】
ボックス２６０で、ＣＰＵ２０２は、符号化された変換結果からデータを取得するための要求を受け取るかそうでなければ得る。ＣＰＵ２０２は、変換結果を取得するための準備をなし得て、例えば、ＩＣ２１２からＩＣ２１４の１つ以上に読出し制御信号を供給するか、あるいは、変換された量をアナログまたはデジタルの形式で連続的に供給するインピーダンスベースのセンサまたは他のセンサからの出力を監視する。
【００７４】
ＣＰＵ２０２は、変換前読出しを実行し、物体情報および変換期間を取得し、変換期間およびアナログ調整を用いて変換読出しを実行し、デジタル的に変換結果を調整して物体に関する量を保存し、かつ物体に関する量を結合して特性データを生成する。
【００７５】
ＣＰＵ２０２は、その変換動作を変更して、運動に関連した変換結果および／またはデータを得ることができる。ボックス２６２で、ＣＰＵ２０２は、変換結果が符号化されて不均一な相対運動に起因する情報を有する時変波形を示すように、符号化／変換および／または相対運動をもたらす制御信号を供給する。次いで、ＣＰＵ２０２は、ボックス２６４によって、符号化された変換結果の取得を開始する。
【００７６】
次いで、ボックス２６６は、ボックス２６４からの符号化された変換結果を用いて運動に関連したデータを得る。ＣＰＵ２０２は、例えば不均一な相対運動からの情報を保存するやり方で、符号化された変換結果からデータを得ることができる。あるいは、ＣＰＵ２０２は、制御信号を必要としないやり方で（例えばインピーダンスベースの変換を用いて）運動に関連したデータを得ることができ、変換結果は、ボックス２６２によって、制御信号なしで例えば生得的に符号化され得る。
【００７７】
ＣＰＵ２０２は、ボックス２６６からボックス２６０への矢印によってボックス２６０へ戻り、別の要求を待つことができる。ＣＰＵ２０２は、同時にいくつかの様々なセンサを使用し得る。
【００７８】
図７では、支持構造物３０２上にアナライザ３００がある。構造物３０２は蛇行チャンネル３０４を含み、これを通って、物体３０６は例えば流体によって搬送される。
【００７９】
物体３０６は、推進要素によりチャンネル３０４を通って搬送され得て、また、除去されるかまたは例えばバルブの切換えによって流体で搬送されて排出口から出され得る。チャンネル３０４では、物体３０６は、物体との相互作用要素に関連した相互作用領域内の相対運動を有することができ、各々が物体３０６に関する情報を得る。
【００８０】
クールター計数器３１０およびミー散乱センサ３１２は粒径検出器である。粒径情報を得るために、チャープフィルタパターン、小さなフィーチャサイズを有するランダムフィルタパターン、階段周期的フィルタパターンなどを用いる技法を含む様々な他の技法も用いられ得て、そのような技法によって、粒径を求めるために特殊な要素を使用することが不要になり得る。
【００８１】
物体との相互作用要素３２０は、励起／変位要素３２２、フィルタ要素３２４、および変換要素３２６またはそれらのサブセットを含む。要素３２０は、形成された境界を有する変位制御装置および／または運動デバイスもしくは他の変位要素も含み得る。
【００８２】
要素３３０、３３２および３３４は、第１および第２の蛍光変換要素およびラマン散乱変換要素を含む。物体のタイプの区別に基づいて、バルブ３４０は位置間で切り換わることができ、物体３０６は、矢印３４２によって１つの位置から出て、矢印３４４によって別の位置から出る。
【００８３】
図８〜図１１では、層流が、形づくられた境界および／またはチャンネルの運動機構中の運動デバイスの結果として不均一な変位またはその他の不均一な相対運動を生成することができる。
【００８４】
図８で、要素４００は形づくられた境界を有し、壁状部分４１０と４１２の間の距離は直線的に減少する。物体４１４が、互いに組み合わされた２色のパターン４１６を通るとき、その速度は、位置または時間の関数として曲線４２０によって直線的に増加する。結果として生じる時変信号はチャープ状（すなわち物体４１４を搬送する流体の流速の変化に起因してチャープ状に変化する相対運動のために周期が直線的に減少する）である。
【００８５】
パターン４１６は、任意の適切なやり方で供給され得る。例えば、その領域は、励起領域または離散的光変換要素もしくは光変換配列の一部分など他のタイプの領域であり得る。フィルタ要素、光変換要素、または光変換配列の一部分であれば、領域は阻止領域によって囲まれ得る。
【００８６】
曲線４２２は、変換結果（すなわち交番する輝度１（Ａ）および１（Ｂ）を有するチャープ状信号）を示す。パターン４１６の各連続領域中の期間は先行の領域より短く、チャープ状パターンをもたらす。曲線４２２では遷移時間の直線的減少が強調されている。
【００８７】
また、デバイスは、チャンネル内の流速または流れパターンを変化させ得て、より複雑で不均一な相対運動を生成する。多色の互いに組み合わされた干渉パターンまたはホログラフィック励起パターンが用いられ得る。
【００８８】
図９の要素４３０では、励起パターンによって層流が維持され、また、チャンネル壁によって、励起領域は乱されぬまま依然として均質である。例えば荷電粒子が電界変化を受けても、チャンネル内での物体の不均一な相対運動が生起され得る。
【００８９】
壁状部の４４０および４４２は平行であるが、各々が正弦波のように形づくられていてチャンネル内に正弦波の流れパターンをもたらし、これが正弦波状の経路に沿って周期的に変化する相対運動を生起する。領域４４４および領域４４６は、均質な、２つの異なる色またはグレーレベル「Ａ」および「Ｂ」である。領域４４４および領域４４６は、縞状の励起領域または離散的光変換要素もしくは光変換配列の一部分など他のタイプの領域であり得て、フィルタ要素、光変換要素、または光変換配列の一部分であれば、領域は分離され、かつ阻止領域によって囲まれ得る。
【００９０】
物体４１４は、領域４４４と領域４４６の間を前後に移動し、各周期でそれらの間の小間隙を２度通過する。曲線４６０および曲線４６２は、もたらされ得る時変信号を示す。曲線４６０は、Ａの色またはグレーレベルで強く、Ｂの色またはグレーレベルで弱く、応答するかまたは放射する物体からのものであり、一方、曲線４６２は、Ｂの色またはグレーレベルで強く、Ａの色またはグレーレベルで弱く、応答するかまたは放射する物体からのものである。これらの曲線は、経路４５０が間隙と交差する間は各々ほぼ０になるが、いくぶん相補的である。
【００９１】
図１０の要素４７０では、壁状部の４７２および４７４は平行な内側面を有するが、各々がランダムに変化する形状に作られており、チャンネル内のランダムに変化する流れパターンおよびランダムに変化する相対運動をもたらす。領域４７６および領域４７８は、均質な、２つの異なる色またはグレーレベル「Ａ」および「Ｂ」である。
【００９２】
物体４１４は、領域４７６と領域４７８の間を前後に移動し、それらの間の小間隙を通過する。曲線４９０および曲線４９２は、経路４８０を進む物体からの時変信号を示し、曲線４９０は、Ａの色またはグレーレベルで強く、Ｂの色またはグレーレベルで弱く、応答するかまたは放射する物体に関するものであり、曲線４９２は、Ｂの色またはグレーレベルで強く、Ａの色またはグレーレベルで弱く、応答するかまたは放射する物体に関するものである。これらの曲線は、経路４８０が間隙と交差する間は各々ほぼ０になるが、いくぶん相補的である。
【００９３】
図１１は要素５００を示し、この要素では、運動デバイスまたは他の変位回路に制御信号を供給することによって生起された不均一な相対運動に関する情報が、運動に関連した変換結果によって符号化される。この例示的実装形態では、壁状部の５０２および５０４は、実質的に一直線で平行であり、したがって、何らかの付加的な要因なしで一様な相対運動を生じることになる。壁状部の５０２と５０４の間に長手方向領域の５１０および５１２があり、各々が符号化／変換領域５１４を横切って長手方向に延び、したがって、これらは領域４４４および領域４４６（図９）に関して前述したやり方のうち任意のもので実施し得る。
【００９４】
ソレノイドまたはモータで動くピストンなど電気的に制御されたデバイスであり得る運動デバイス５２０は、物体４１４と領域５１０および領域５１２の間に双方向矢印５２２によって示された横方向の相対運動を生起する。制御回路５２４は、実例として、トリガ検出器（図示せず）からのトリガ信号に応答して、運動デバイス５２０の動作を制御するために信号を供給する。運動デバイス５２０の動作によって生起された不均一な相対運動は、周期的でなくてもよいが、任意の適切なタイプの速度／方向変化を有し得て、様々なタイプの物体を示す特徴を有する任意の時変信号を含むことができる変換結果をもたらす。相対運動を生成する代替の方法は、領域５１０および領域５１２の位置を制御する光源または他の要素を移動させるものとなり、より一般的には、一方では壁５０２と壁５０４の間の相対運動の任意の組合せが、もう一方では領域５１０と領域５１２の間の相対運動の任意の組合せが、双方向矢印５２２によって示されるような運動を生成し得る。その上、チャンネル内で流体の流れを変化させることにより、さらなる速度／方向の変化を生成し得て、その結果、物体４１４の速度または他の変位がその他の運動に関連して時間の関数として変化する。
【００９５】
曲線５３０は、「帯域Ａ」とラベルが付いた領域５１０と「帯域Ｂ」とラベルが付いた領域５１２の間の、物体４１４のｙ方向の運動を示す。ランダムに変化する相対運動の一例では、図示のように、物体４１４が各領域で過ごす時間の長さは様々であり、各領域で過ごす時間はランダムであり得る。曲線５３２および曲線５３４は、例示的変換結果（すなわち、領域５１０および領域５１２が、励起、フィルタリング、または帯域Ａおよび帯域Ｂの変換をそれぞれもたらすなら、図１１の技法によって取得され得る時変信号）を示す。一方のタイプの物体は、曲線５３２によって示されるように、領域５１０内の色Ａでより強く応答するかまたはより強く放射し、その一方で、他方のタイプは、曲線５３４によって示されるように、領域５１２内の色Ｂでより強く応答するかまたはより強く放射する。領域５１０と領域５１２の間で各物体の相対運動が起こるので、相対運動が領域間の間隙を通過して励起または変換が一時的に中断され、その結果、各曲線は一時的にＯになる。曲線５３２で、領域５１０内の輝度はＩ（Ａ１）であり、その一方で領域５１２内の輝度はＩ（Ｂ１）でより低い値である。反対に、曲線５３４が示すものは、領域５１２で輝度がＩ（Ｂ２）でより高く、領域５１０で輝度がＩ（Ａ２）でより低い。一般に、２つの曲線は、両曲線が領域５１０と領域５１２の間の間隙を通過しているときを除いて相補的であり、物体４１４は、帯域Ａと帯域Ｂの間を瞬時に移動することができ、領域５１０と領域５１２の間の間隙を横切って非常に速く移動し、その結果、間隙を通過する時間は非常に短い。
【００９６】
上記に示されたように、不均一な相対運動の技法は、流体構造内の相対運動が流体デバイスによって生起される実装形態に限定されるものではなく、非流体デバイスによって非流体構造内で生起される相対運動を含む他のタイプの相対運動を用いて利用され得る。図１２〜図１４は、非流体デバイスが、前述の変調された相対運動などの不均一な相対運動を生成する例を示す。一般に、図１２〜図１４の技法は、様々なやり方で実施することができる。
【００９７】
図１２〜図１４では、１つの要素が支持構造物を含み、その上に物体が支持されており、別の要素が物体との相互作用ユニットを含み、このユニットはトリガ検出器およびエンコーダ／センサを有する。どちらの要素も、デバイスによって制御信号に応答して移動することができ、あるいは一方の要素が静止し得て他方だけが移動され得る。
【００９８】
エンコーダ／センサとは対照的に、時として「トリガ検出要素」または「トリガ検出デバイス」と称され得る「トリガ検出器」は、本明細書で一般に「トリガ信号」と称される、条件または現象の検出を示す信号を供給することにより検出された条件または現象に応答するセンサである。例えば、トリガ検出器は、特定の領域内に識別可能な物体を検出したとき、トリガ信号を供給し得る。トリガ検出器は、個別の要素またはデバイスであり得るか、あるいは、例えば光変換配列のトリガ部分を読み出す操作により、または別の適切なやり方でもたらされ得る。しかし、前述のように、本明細書ではトリガ検出器の使用を一般に必要とせず、図１２〜図１４と類似の実装形態ではトリガ検出器を省略することができる。
【００９９】
支持構造物は、例えばスライド、ベッドまたはディスク、１つ以上のチャンネルの内部に物体が固定されるかもしくは物体がデバイスの動作によってもたらされた不均一な相対運動に関連して内部でゆっくり移動している流体デバイス、または唾液もしくは他の液体中のように間に物体が置かれた一対のスライド、物体を含む毛細管、バイオチップ、ウェルの配列、ウェルプレートなどを含み得るが、これらは、例えばスキャナベッドまたは回転ディスク上に位置決めされ得る。作用ユニットにおける検出および変換は、光の光学変換、電極またはホール効果素子などを用いたインピーダンスベースの変換、あるいは、音響信号の圧電変換またはその他の圧力ベースの変換さえ含む任意の適当な相互作用を利用し得る。
【０１００】
図１２のシステム９３０は、支持要素９３４および９３６を有するスキャナデバイス９３２を含む。支持構造物９４０は支持要素９３４上に取り付けられ、識別可能な物体９４２を支持する。物体との相互作用ユニット９４４は支持要素９３６上に取り付けられ、トリガ検出器９４６およびエンコーダ／センサ９４８を含む。ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸の相補的な２つの組は、物体９４２のうちの１つおよび物体との相互作用ユニット９４４向けであり、どちらか一方または両方を移動させることにより支持構造物９４０と物体との相互作用ユニット９４４の間の相対運動を達成することができる様子を示す。Ｘ軸は、スキャナデバイス９３２が相対運動をもたらすことができる走査方向を示す。Ｙ軸は相対運動の方向を示し、この方向では、支持構造物９４０と、物体との相互作用ユニット９４４の間の距離は一定のままであり得るが、走査方向に対して垂直に変位が生じることがある。ｚ軸が示す方向では、支持構造物９４０と、物体との相互作用ユニット９４４とが、互いにより接近するか、またはより遠ざかって移動することができる。
【０１０１】
スキャナデバイス９３２は、例えばＣＰＵ４０２からデバイス制御ＩＯ２２０を経由した走査制御信号に応答して、支持構造物９４０および／または物体との相互作用ユニット９４４を移動することにより、走査方向における相対運動を生成する。トリガ検出器９４６が物体９４２のうちの１つ向けのトリガ信号を供給すると、ＣＰＵ２０２は、スキャナデバイス９３２にトリガ応答の変位制御信号を供給することができ、スキャナデバイス９３２は、支持構造物９４０および／または物体制御ユニット９４４を移動して変位をもたらし、一方、物体９４２はエンコーダ／センサ９４８の符号化／変換領域内で相対運動を有する。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸によって示された方向における変位は、運動に関連した変換結果および／または相対運動に起因する情報を有する時変波形を示すデータを得るのに用いることができる。３つの方向のうちどの方向の変位も、符号化／変換領域内で変調サイクルを含むことができ、その結果、走査運動は搬送要素であり、変位は変調サイクルを含む。
【０１０２】
図１３および図１４で、システム９６０は回転デバイス９６２を含み、このデバイスは、支持要素９６４および９６６を介して回転動作を生成することができ、小型化したデバイス（例えばＭＥＭＳまたはナノテクノロジーのデバイス）でよい。支持構造物９７０は物体９７２を支持し、円形または別の形状であり得る。支持構造物９７０は、双方向矢印９７６によって軸９７４のまわりで回転することができる。物体との相互作用ユニット９８０は、トリガ検出器（ＴＤ）９８２およびエンコーダ／センサ（Ｅ／Ｓ）９８４を含み、軸９８６のまわりで回転することができる。ＴＤ９８２およびＥ／Ｓ９８４については、高さはｚ方向に別々に調整され得る。
【０１０３】
相対運動の３つの次元は、矢印９７６による角回転のθ方向、支持構造物９７０の回転軸から物体との相互作用ユニット９８０への距離ｒ、およびｚ方向を含む。支持構造物９７０はθ方向に回転するが、物体９７２はトリガ検出器９８２のトリガ検出領域へ相対運動を有することができ、回転デバイス９６２により、回転制御信号に応答して回転動作が生成される。ＣＰＵ２０２からのトリガ応答性の変位制御信号に応答して、回転デバイス９６２は、θ方向、ｒ方向、および／またはｚ方向の変位を生成することができ、一方、物体９７２は、エンコーダ／センサ９８４の符号化／変換領域内で相対運動を有する。構造物９７０上およびユニット９８０上の相補的なｒ軸およびｚ軸は、デバイス９６２が、支持構造物９７０および９８０が安定して取り付けられている支持要素９６４および９６６の一方または両方を移動することにより、これらの方向に変位を生成することができる様子を示し、トリガ検出器９８２とエンコーダ／センサ９８４を、例えばｚ方向に別々に変位させることが可能であり得る。変位は、符号化／変換領域内での変調サイクルを含むことができ、その結果、回転運動は搬送要素であり、変位は変調サイクルを含む。
【０１０４】
実装形態は、例えば蛍光ベースまたはインピーダンスベースのフローサイトメトリ（速度不明の粒子のシグナチュアを求めるバイオ検出器用途）に適用され得て、あるいは様々なタイプのタグ付き細胞、粒子、タグ付きＤＮＡなどの蛍光を発する様々なタイプの物体間の比をカウントするかまたは取得するために適用され得る。製作公差に起因する偏差を含むが未知の物体に関する情報を得るのに変換済波形と比較することができるテンプレート波形を得るために、既知の速度の既知の物体（例えばタグ付きビーズ）を使用して較正を実行することができる。
【０１０５】
実装形態は、例えば注意ポイントのフローサイトメトリ、ＤＮＡ解析、プロテオミクスなど、コンパクトで危険光学部品がなく変換効率の高い低コストの要素を必要とするバイオ検出器用途で利用されてよい。
【０１０６】
実装形態は、物体が様々な放射スペクトルを有するときなどバイオチップまたはドキュメントを走査し得て、また、例えばソナーのように物体速度が信号の伝搬速度程度であって、既知信号が不明の速度で進む物体に当って跳ね返る様々な低Ｓ／Ｎ比システムで利用され得る。
【符号の説明】
【０１０７】
１０ システム、１２ センサ、１４ 変換領域、１６ 相対運動要素、１８ 回路要素、２０ 物体、２２ 矢印、２４ 矢印、２６ 矢印、３０ ボックス、３２ ボックス、６０ 流体運動機構、６２ チャンネル運動機構、６４ 支持体運動機構、６６ センサ／パターン運動機構、７０ 流体構造、７２ チャンネル壁、７４ 矢印、７６ 矢印、８０ 支持構造物、８２ デバイス、８４ ｘ軸およびｚ軸、８６ ｘ軸およびｚ軸、１００ 変位制御機構、１０２ 制御要素、１０４ 制御要素、１１０ 制御要素、１１２ 境界、１２０ 制御要素、１２２ 運動デバイス、１２４ 矢印、１２６ ライン、１５０ 境界、１５２ 矢印、１６０ エンコーダ／センサ、１６２ 制御回路、１６４ボックス、１７０ 励起回路、１７２ 変位回路、１７４ フィルタ回路、１７６ センサ回路、１７８ 光変換要素、１８０ 矢印、１８２ 矢印、１８４ ライン、２００ システム、２０２ ＣＰＵ、２０４ バス、２０６ 外部入力／出力（Ｉ／Ｏ）要素、２０８ メモリ、２１０ ＩＣ Ｉ／Ｏ、２１２ ＩＣ、２１４ ＩＣ、２１６ ＩＣ、２１８ 光センサ配列、２２０ デバイスＩ／Ｏ、２２２ デバイス、２２４ デバイス、２３０ メモリ、２４０ 相対運動ルーチン、２４２ 変換結果ルーチン、２４４ 物体識別ルーチン、２６０ ボックス、２６２ ボックス、２６４ ボックス、２６６ ボックス、３００ アナライザ、３０２ 支持構造物、３０４ 蛇行チャンネル、３０６ 物体、３１０ クールター計数器、３１２ ミー散乱センサ、３２０ 物体との相互作用要素、３２２ 励起／変位要素、３２４ フィルタ要素、３２６ 変換要素、３３０ 要素、３３２ 要素、３３４ 要素、３４０ バルブ、３４２ 矢印、３４４ 矢印、４００ 要素、４１０ 壁状部分、４１２ 壁状部分、４１４ 物体、４１６ ２色のパターン、４２０ 曲線、４２２ 曲線、４３０ 要素、４４０ 壁状部、４４２ 壁状部、４４４ 領域、４４６ 領域、４５０ 経路、４６０ 曲線、４６２ 曲線、４７０ 要素、４７２ 壁状部、４７４ 壁状部、４７６ 領域、４７８ 領域、４８０ 経路、４９０ 曲線、４９２ 曲線、５００ 要素、５０２ 壁状部、５０４ 壁状部、５１０ 長手方向領域、５１２ 長手方向領域、５２０ 運動デバイス、５２２ 矢印、５２４ 制御回路、５３０ 曲線、５３２ 曲線、５３４ 曲線、９３０ システム、９３２ スキャナデバイス、９３４ 支持要素、９３６ 支持要素、９４０ 支持構造物、９４２ 物体、９４４ 物体との相互作用ユニット、９４６ トリガ検出器、９４８ エンコーダ／センサ、９６０ システム、９６２ 回転デバイス、９６４ 支持要素、９６６ 支持要素、９７０ 支持構造物、９７２ 物体、９７４ 軸、９７６ 双方向矢印、９８０ 物体との相互作用ユニット、９８２ トリガ検出器、９８４ エンコーダ／センサ、９８６ 軸。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作中、センサに関連した変換領域内の物体から変換結果を得るセンサと、
動作中、前記物体のサブセットの各々にそれぞれの相対運動をもたらす相対運動要素とを備えるシステムであって、前記サブセット中の前記物体の各々が前記変換領域内でそれぞれの相対運動を有し、前記相対運動要素が、少なくとも１つの物体の前記変換領域内の相対運動を不均一にし、前記変換領域内の前記不均一な相対運動が、
周期的に変化する相対運動と、
ランダムに変化する相対運動と、
チャープ状に変化する相対運動と、
前記変換領域内の少なくとも１つの変調サイクルを完成する変調された相対運動とのうち少なくとも１つを含むことを特徴とするシステム。
【請求項２】
センサを操作して前記センサに関連した変換領域内の物体から変換結果を得るステップを含む、センサを使用する方法であって、前記センサを操作する作用が、
前記物体の各サブセットのそれぞれの相対運動を生起するステップであって、各物体の相対運動が前記変換領域内のそれぞれの相対運動を含み、前記サブセット中の少なくとも１つの物体に関して、前記それぞれの相対運動が前記変換領域内で不均一であって、前記変換領域内の前記不均一な相対運動が、
周期的に変化する相対運動と、
ランダムに変化する相対運動と、
チャープ状に変化する相対運動と、
前記変換領域内の少なくとも１つの変調サイクルを完成する変調された相対運動とのうち少なくとも１つを含むステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
チャンネルを境界づけるチャンネル壁を含む流体構造であって、動作中、流体が前記チャンネルを通って長手方向に物体を運び、前記チャンネルが１組の１つ以上の領域を含み、動作中、前記領域の各々がそれぞれのセンサに関連した変換領域となり、各領域のセンサが前記領域内の物体から変換結果を得ることができる流体構造と、
動作中、前記チャンネルを通して長手方向に流体を駆動し、かつ、物体に各領域内のそれぞれの長手方向の相対運動を与える流体デバイスと、を備える製品であって、
前記組中の形づくられた壁の領域を境界づける内側面を有するチャンネル壁部分であって、前記内側面が前記形づくられた壁の領域内の物体のそれぞれの相対運動を不均一にする形状を有するチャンネル壁部分と、
動作中、前記組中の変位領域内で物体の時変相対変位を生起する変位要素であって、前記相対変位が、長手方向と平行でない横方向のものであり、かつ少なくとも１つの物体の前記変位領域内での相対運動を不均一にする変位要素とのうち少なくとも１つをさらに備えることを特徴とする製品。
【請求項４】
使用するとき物体を支持する支持構造物と、
センサと、
制御信号に応答して前記支持構造物および前記センサの一方または両方を移動して前記支持構造物上に支持された物体に前記センサに関連した変換領域内でそれぞれの相対運動を与える相対運動要素であって、前記センサが前記変換領域内の物体から変換結果を得ることができる相対運動要素と、を備える製品であって、前記相対運動要素が、
動作中、前記支持構造物の運動を制御する支持体運動機構と、
動作中、前記センサの運動を制御するセンサ運動機構と、
制御信号を供給する制御回路であって、前記相対運動要素が、前記制御信号に応答して少なくとも１つの物体の前記変換領域内の相対運動を不均一にする制御回路のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする製品。
【請求項１】
動作中、センサに関連した変換領域内の物体から変換結果を得るセンサと、
動作中、前記物体のサブセットの各々にそれぞれの相対運動をもたらす相対運動要素とを備えるシステムであって、前記サブセット中の前記物体の各々が前記変換領域内でそれぞれの相対運動を有し、前記相対運動要素が、少なくとも１つの物体の前記変換領域内の相対運動を不均一にし、前記変換領域内の前記不均一な相対運動が、
周期的に変化する相対運動と、
ランダムに変化する相対運動と、
チャープ状に変化する相対運動と、
前記変換領域内の少なくとも１つの変調サイクルを完成する変調された相対運動とのうち少なくとも１つを含むことを特徴とするシステム。
【請求項２】
センサを操作して前記センサに関連した変換領域内の物体から変換結果を得るステップを含む、センサを使用する方法であって、前記センサを操作する作用が、
前記物体の各サブセットのそれぞれの相対運動を生起するステップであって、各物体の相対運動が前記変換領域内のそれぞれの相対運動を含み、前記サブセット中の少なくとも１つの物体に関して、前記それぞれの相対運動が前記変換領域内で不均一であって、前記変換領域内の前記不均一な相対運動が、
周期的に変化する相対運動と、
ランダムに変化する相対運動と、
チャープ状に変化する相対運動と、
前記変換領域内の少なくとも１つの変調サイクルを完成する変調された相対運動とのうち少なくとも１つを含むステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
チャンネルを境界づけるチャンネル壁を含む流体構造であって、動作中、流体が前記チャンネルを通って長手方向に物体を運び、前記チャンネルが１組の１つ以上の領域を含み、動作中、前記領域の各々がそれぞれのセンサに関連した変換領域となり、各領域のセンサが前記領域内の物体から変換結果を得ることができる流体構造と、
動作中、前記チャンネルを通して長手方向に流体を駆動し、かつ、物体に各領域内のそれぞれの長手方向の相対運動を与える流体デバイスと、を備える製品であって、
前記組中の形づくられた壁の領域を境界づける内側面を有するチャンネル壁部分であって、前記内側面が前記形づくられた壁の領域内の物体のそれぞれの相対運動を不均一にする形状を有するチャンネル壁部分と、
動作中、前記組中の変位領域内で物体の時変相対変位を生起する変位要素であって、前記相対変位が、長手方向と平行でない横方向のものであり、かつ少なくとも１つの物体の前記変位領域内での相対運動を不均一にする変位要素とのうち少なくとも１つをさらに備えることを特徴とする製品。
【請求項４】
使用するとき物体を支持する支持構造物と、
センサと、
制御信号に応答して前記支持構造物および前記センサの一方または両方を移動して前記支持構造物上に支持された物体に前記センサに関連した変換領域内でそれぞれの相対運動を与える相対運動要素であって、前記センサが前記変換領域内の物体から変換結果を得ることができる相対運動要素と、を備える製品であって、前記相対運動要素が、
動作中、前記支持構造物の運動を制御する支持体運動機構と、
動作中、前記センサの運動を制御するセンサ運動機構と、
制御信号を供給する制御回路であって、前記相対運動要素が、前記制御信号に応答して少なくとも１つの物体の前記変換領域内の相対運動を不均一にする制御回路のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする製品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−１８０７２９（Ｐ２００９−１８０７２９Ａ）
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００９−１９１７５（Ｐ２００９−１９１７５）
【出願日】平成２１年１月３０日（２００９．１．３０）
【出願人】（５０２０９６５４３）パロ・アルト・リサーチ・センター・インコーポレーテッド (393)
【氏名又は名称原語表記】Ｐａｌｏ Ａｌｔｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９１７５（Ｐ２００９−１９１７５）
【出願日】平成２１年１月３０日（２００９．１．３０）
【出願人】（５０２０９６５４３）パロ・アルト・リサーチ・センター・インコーポレーテッド (393)
【氏名又は名称原語表記】Ｐａｌｏ Ａｌｔｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ
【Ｆターム（参考）】
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